KR102006143B1

KR102006143B1 - 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법

Info

Publication number: KR102006143B1
Application number: KR1020190053665A
Authority: KR
Inventors: 이광열; 송우태; 윤석현
Original assignee: 주식회사 케이와이바이오
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2019-08-01

Abstract

본 발명은 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발효 미역귀 분말을 단백질 원료와 혼합하는 단백질 쉐이크의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 다양한 기능성을 가진 미역귀의 유용성분을 보다 쉽게 섭취 가능하도록 유산균을 이용하여 발효한 후 발효 추출물을 단백질 보충식품과 혼합하여 단백질 보충은 물론 변비예방, 정장작용, 중금속 배출 및 콜레스테롤의 혈관 침착 방지, 체중조절(다이어트)등의 기능성을 가진 체중조절용 다이어트 단백질 보충식품 제품을 제조하고자 하는 것이다.

Description

체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법{Protein shake for weight control manufacturing method}

본 발명은 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발효 미역귀 분말을 단백질 원료와 혼합하는 단백질 쉐이크의 제조방법에 관한 것이다.

단백질 보충용 식품은 분말로 제조되어 물이나 음료에 용해하여 섭취하거나, 처음부터 음료 형태로 제조되어, 스포츠 음료, 에너지 음료, 피트니스 음료 등의 기능성 식품으로 이용되고 있다.

한국등록특허 제0463414호는 분말 상태의 스포츠인용 영양보조식품에 관한 것으로, 당류와 단백질을 주성분으로 각종 비타민이나 기능성 성분을 첨가한 것으로, 단백질 함량이 13 중량% 이하이고 탄수화물 함량이 60중량% 이상으로서 단백질 보충용 식품으로는 한계가 있었다.

또한 한국공개특허 제2009-0005113호는 카제인 가수분해물과 이소말툴로스를 함유하는 스포츠 음료에 관한 것으로, 단백질이 가수분해될 경우 쓴 맛은 상승하지만 용해성이 증가하므로 분말의 용해성에 대해 고려할 필요가 없었으며, 한국공개특허 제2006-0033723호의 경우에는 트레할로스와 분리유청단백을 함유하는 음료 조성물에 관한 것으로, 원재료의 분말 혼합이 아닌 액상에서 혼합한 후 건조시키는 과정을 통해 트레할로스와 단백질의 결합을 형성하게 하는 것으로, 용해성이 뛰어난 분리유청단백이나 트레할로스만을 사용하였기에 용해성 문제는 고려할 필요가 없었다.

그러나 아미노산 조성 및 용해성이 다른 대두단백 또는 난백단백을 단백질 공급원으로 추가하거나, 당류와 달리 수용해성이 낮은 곡류를 추가할 경우 분말 형태로 제조되는 단백질 보충용 식품 조성물은 용해성이 낮아 영양학적 장점에도 불구하고 사용 편이성을 나쁘게 하고, 용해되지 않은 분말 덩어리가 잔존하게될 경우 섭취시 이물감을 부여하여 기호도를 저하시키는 문제가 있었다.

한국등록특허공보 제10-1370312호 (2014.02.27) 한국등록특허공보 제10-1274268호 (2013.06.05)

본 발명은 다양한 기능성을 가진 미역귀의 유용성분을 보다 쉽게 섭취 가능하도록 유산균을 이용하여 발효한 후 발효 추출물을 단백질 보충식품과 혼합하여 단백질 보충은 물론 변비예방, 정장작용, 중금속 배출 및 콜레스테롤의 혈관 침착 방지, 체중조절(다이어트)등의 기능성을 가진 체중조절용 다이어트 단백질 보충식품 제품을 제조하고자 하는 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은

미역귀와 증류수를 혼합하여 미역귀배지를 제조하는 미역귀배지제조단계(S1); 상기 미역귀배지제조단계(S1)를 통해 제조된 미역귀배지를 80~180도에서 소정 시간동안 가열한 후, 가열된 미역귀배지를 소정의 시간동안 실온에 방치하여 냉각시키는 미역귀배지후처리단계(S2); 상기 미역귀배지후처리단계(S2)를 통해 소정의 온도로 냉각된 미역귀배지를 소정 크기의 거름망에 넣어 발효조에 투입한 후, 유산균을 미역귀배지에 접종하는 유산균접종단계(S3); 상기 유산균접종 발효조에서 10~50℃에서 30~250rpm의 조건으로 30~120시간 배양함으로써 미역귀발효액을 제조하는 발효단계(S4); 상기 발효단계(S4)를 통해 제조된 미역귀발효액을 90~150℃에서 소정의 시간동안 가열한 후 영하 10~60℃로 동결건조하여 미역귀발효물을 제조하는 미역귀발효액후처리단계(S5); 상기 미역귀발효액후처리단계(S5)를 통해 제조된 미역귀발효물을 분쇄기를 이용하여 소정 크기로 분쇄하는 미역귀발효물분쇄단계(S6); 분말혼합장치를 이용하여 상기 미역귀발효물분쇄단계(S6)를 통해 분쇄된 미역귀발효물을 단백질원료와 혼합함으로써 단백질보충제를 제조하는 단백질보충제제조단계(S7);를 포함하되, 상기 단백질보충제제조단계(S7)의 분말혼합장치는 내부에 형성된 축(110)에 믹싱블레이드(120)가 삽입되어 투입된 단백질보충제를 믹싱하기 위한 분말믹싱부(100); 상기 분말믹싱부(100)의 배출부(130)와 일측이 연결되고 타측은 분말투입부(500)와 연결되는 분말배출로(200); 에어의 압력을 조절하는 압력조절부(300); 일측이 상기 압력조절부(300)와 연결되며 타측이 분말투입부(500)와 연결되도록 형성되는 에어통과로(400); 상기 분말배출로(200)로부터 이송된 단백질보충제가 수용되는 분말투입부(500); 분말투입부(500)와 제1분말이동부(700) 사이에 위치하고 개폐가능하도록 형성되는 게이트(600); 상기 분말투입부(500)의 하부에 연결되어 형성되는 제1분말이동부(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 보충제 제조방법을 제공한다.

또 다른 예로써, 상기의 방법에서 상기 단백질보충제제조단계(S7)의 분말혼합장치의 제1분말이동부(700)는 일측면이 경사지게 형성되어 상방에서 하방으로 갈수록 내부면적이 점점 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 단백질 보충제 제조방법을 제공한다.

또한 상기의 방법에서 상기 단백질보충제제조단계(S7)의 분말혼합장치는 상기 제1분말이동부(700)의 하부에 연결되어 형성되는 제2분말이동부(800);분말믹싱부(100)의 믹싱 동작을 제어하고, 압력조절부(300)의 압력동작을 제어하고, 게이트(600)의 개폐동작 등을 제어하기 위한 제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 보충제 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 단백질 보충용 식품은 미역귀의 유용성분인 후코이단, 알긴산, 식이섬유 등을 보다 쉽게 섭취할 수 있도록 혼합 유산균으로 발효하여 분말형태로 제조하였다. 제조된 유산균 발효 미역귀 분말은 기존 단백질 보충식품 완료와 혼합하여 만들어진 제품은 단백질 보충을 물론 변비예방, 정장작용, 중금속 배출 및 콜레스테롤의 혈관 침착 방지, 체중조절(다이어트) 등의 효과를 나타낼 수 있다.

또한 유산균 발효 미역귀 분말과 단백질 보충식품 원료(단백질 원료, 비타믹스, 기타원료)를 혼합하여 제조한 것으로 1회 섭취 시 90~100kcal에 불과하여 다이어트에 뛰어난 효과가 있으면서도 미역귀에 함유된 식이섬유로 인한 포만감과 유산균 발효로 인한 미역귀의 유용성분의 섭취가 용의함에 따라 탄력있는 몸매와 체중조절을 위해 운동을 하는 사람은 물론 균형잡힌 식단 관리가 어려운 사람, 단백질 외에 다양한 영양섭취가 필요한 직장인 및 수험생 등에게 간편식으로도 활용이 가능하여 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.

최종적으로 유산균으로 발효한 미역귀 분말의 경우 다양한 식품군 등에 활용이 가능하며, 제품 제조 시 본 원료를 첨가할 경우 체내 섭취가 용의한 미역귀의 다양한 생리활성의 효능을 가지는 제품으로 생산이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제조공정에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제조공정 중 사용되는 분말혼합장치에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 분말혼합장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 분말혼합장치의 분말믹싱부(100)에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 분말혼합장치의 분말투입부(500) 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 분말혼합장치의 분말투입부(500)의 개폐뚜껑(520)에 대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 사용예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 체중조절용 단백질 쉐이크(이하, 단백질 쉐이크) 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의해 제조되는 단백질 쉐이크는 미역귀에 유산균을 섞어 발효한 후 단백질원료와 혼합시킴으로써 기능성 단백질 쉐이크를 제조하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 단백질 쉐이크를 제조하는 방법의 순서도로서, 본 발명의 단백질 보충제 제조방법은 미역귀배지제조단계(S1), 미역귀배지후처리단계(S2), 유산균접종단계(S3), 발효단계(S4), 미역귀발효액후처리단계(S5), 미역귀발효물분쇄단계(S6), 단백질쉐이크분말제조단계(S7)로 순서가 진행된다.

각 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 유산균접종단계(S3)에서 미역귀에 접종시킬 유산균을 배양배지에 접종시켜 유산균을 배양하는 단계인 유산균배양단계(S0)를 포함한다.

S0) 유산균배양단계

유산균배양단계(S0)는 유산균을 배양배지에 접종시켜 12~60시간 동안 배양하는 단계로써. 바람직하게는 24~48시간동안 배양시킴으로 유산균 수가 10⁸cfu/ml 이상이 되도록 한다. 상기 유산균은 락토바실러스 플란타늄(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)등으로, 이 중 하나의 종류를 선택할 수 있다.

또한 배양배지는 MRS broth를 사용하는 것이 바람직하나 이 외에도 다른 배지를 사용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 유산균배양단계(S0)를 통해 유산균을 배양한 후, 하기와 같이 미역귀 성분이 포함된 단백질 보충제를 제조한다.

S1) 미역귀배지제조단계

미역귀배지제조단계(S1)는 미역귀와 증류수를 혼합하여 미역귀배지를 제조하는 단계이다.

상기 미역귀배지제조단계(S1)는 미역귀와 증류수를 1~5:5~9의 비율로 혼합하여 미역귀배지를 제조하는 것이 바람직하다.

S2) 미역귀배지후처리단계

미역귀배지후처리단계(S2)는 상기 미역귀배지제조단계(S1)를 통해 제조된 미역귀배지를 80~180도에서 소정 시간동안 가열한 후, 가열된 미역귀배지를 소정의 시간동안 실온에 방치하여 냉각시키는 단계이다.

상기 미역귀배지후처리계(S2)는 바람직하게는 미역귀배지를 110~130℃에서 15~30분 동안 가열함으로써 미역귀배지를 멸균한다. 이후, 멸균된 미역귀배지를 적정온도인 25~40℃ 사이가 되도록 실온에서 방치시키어 미역귀배지를 냉각시킨다.

S3) 유산균접종단계

유산균접종단계(S3)는 상기 미역귀배지후처리단계(S2)를 통해 소정의 온도로 냉각된 미역귀배지를 소정 크기의 거름망에 넣어 발효조에 투입한 후, 유산균을 미역귀배지에 접종하는 단계이다.

상기 유산균접종단계(S3)는 냉각된 미역귀배지를 거름망에 넣은 후 발효조로 투입시킨다. 미역귀배지는 수분과 혼합되면 팽창하는 성질이 있기 때문에 거름망 없이 미역귀를 바로 발효조에 투입시키면 발효과정에서 미역귀가 팽창하여 발효조의 내부 틈 사이로 끼게 된다. 이는 발효조를 청소하는데도 많은 시간이 들뿐더러 미역귀배지가 손실되는 문제가 있다.

또한 유산균접종단계(S3)는 유산균배양단계(S0)를 통해 배양된 유산균을 미역귀배지 전체량의 5~25%의 비율(v/v)로 접종한다.

S4) 발효단계

발효단계(S4)는 상기 유산균접종 발효조에서 10~50℃에서 30~250rpm의 조건으로 30~120시간 배양함으로써 미역귀발효액을 제조하는 단계이다.

바람직하게는 상기 발효단계(S4)는 25~40℃에서 50~200rpm의 조건으로 48~96시간 배양시킴으로써 유산균수가 10⁸cfu/ml 이상이 되도록 한다.

S5) 미역귀발효액후처리단계

미역귀발효액후처리단계(S5)는 상기 발효단계(S4)를 통해 제조된 미역귀발효액을 90~150℃에서 소정의 시간동안 가열한 후 영하 10~60℃로 동결건조하여 미역귀발효물을 제조하는 단계이다.

바람직하게는 상기 미역귀발효액후처리단계(S5)는 110~130℃에서 15~30분 동안 미역귀발효액을 가열하여 유산균이 불활성화되도록 유산균을 멸균시킨다. 이후, 동결건조기를 이용하여 -30~-40℃로 급속냉동시키어 동결건조함으로써 미역귀발효물이 제조된다.

S6) 미역귀발효물분쇄단계

미역귀발효물분쇄단계(S6)는 상기 미역귀발효액후처리단계(S5)를 통해 제조된 미역귀발효물을 분쇄기를 이용하여 소정 크기로 분쇄하는 단계이다.

상기 미역귀발효물분쇄단계(S6)는 분쇄기를 이용하여 미역귀발효물이 40~80메쉬의 크기가 되도록 곱게 분쇄한다.

S7) 단백질쉐이크분말제조단계

단백질보충제제조단계(S7)는 상기 미역귀발효물분쇄단계(S6)를 통해 분쇄된 미역귀발효물을 단백질원료와 혼합하여 단백질쉐이크분말을 제조하는 단계이다.

바람직하게는 상기 단백질쉐이크분말제조단계(S7)는 분쇄된 미역귀발효물과 단백질원료, 비타민혼합재료, 기타원료를 혼합하여 단백질쉐이크분말을 제조한다.

단백질원료로는 WPC, WPI, WPH, ISP 등이 있으며 이 중 하나를 선택하거나 두개이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

비타민혼합재료로는 비타민 A, B1, B2, B6, C, E 및 나이신, 엽산으로 구성된 것으로 상기 비타민혼합재료의 비타민 함량은 영양소 기준치의 25%이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 기타원료는 칼슘, 철, 아연과 같은 미네랄과 기타부재료를 혼합한 것으로, 미네랄의 경우 영양소 기준치의 10%이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 단백질쉐이크분말의 혼합비율는 분쇄된 미역귀발효물 1~10%와 단백질원료 30~45%와 비타민혼합재료 4~10%와 기타원료 30~40%의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 단백질쉐이크분말제조단계(S7)는 단백질쉐이크제조장치(1000)를 이용하여 단백질쉐이크를 제조한다.

도 2 및 도 3을 참고하면 본 발명에서 사용되는 단백질쉐이크제조장치(1000)는 분말믹싱부(100), 분말배출로(200), 압력조절부(300), 에어통과로(400), 분말투입부(500), 게이트(600) 등을 포함하여 구성된다.

각 구성요소를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

분말믹싱부(100)는 내부에 형성된 축(110)에 믹싱블레이드(120)가 삽입되어 투입된 분말 즉, 단백질보충제를 믹싱한다. 구체적으로는 분쇄된 미역귀발효물과 분말가루 형태의 단백질원료를 분말믹싱부(100)에 투입하여 뒤섞기 위한 것으로, 분말믹싱부(100)로부터 믹싱된 단백질쉐이크분말은 분말믹싱부(100)의 하단에 형성된 배출부(130)를 통해 배출된다.

본 발명에서 분쇄된 미역귀발효물, 단백질원료 등이 혼합된 단백질쉐이크분말을 줄여 분말과 혼용하여 기재되었다.

도 4는 분말믹싱부(100)의 내부모습을 나타낸 도면으로, 믹싱블레이드(120)가 회전함으로써 분말 즉, 단백질쉐이크분말(10)을 골고루 섞는다.

분말배출로(200)는 상기 분말믹싱부(100)의 배출부(130)와 일측이 연결되고 타측은 분말투입부(500)와 연결되어 분말믹싱부(100)로부터 분말투입부(500)로 단백질쉐이크분말이 이동될 수 있도록 한다.

압력조절부(300)는 일측에 위치하되 분말투입부(500)의 내부압력을 조절하기 위한 것으로, 분말투입부(500) 내부에서 압력조절부(300)로 에어를 배출시키어 분말투입부(500) 내부로 단백질쉐이크분말이 들어오게 하거나 압력조절부(300)에서 분말투입부(500)로 에어를 주입시키어 단백질쉐이크분말이 제1분말이동부(700)로 이동되도록 한다.

에어통과로(400)는 압력조절부(300)로부터 분말투입부(500)로 에어를 주입 또는 배출시키기 위해 일측이 상기 압력조절부(300)와 연결되며 타측이 분말투입부(500)와 연결되도록 형성된다.

도 5를 참고하면 분말투입부(500)는 상기 분말배출로(200)로부터 이송된 단백질쉐이크분말이 수용된다.

상기 분말투입부(500)는 몸체부(510), 개폐뚜껑(520), 필터부(530)를 포함하여 형성되며, 몸체부(510)는 일측(상부)이 개방되고 분말이 수용되기 위한 공간이 형성된다.

도 6을 참고하면 개폐뚜껑(520)은 상기 몸체부(510)의 개방된 부분에 위치하여 몸체부(510)를 개폐하기 위한 것이다. 상기 개폐뚜껑(520)은 몸체부(510)의 내부에 수용되도록 바닥면에 에어실린더부(521)가 형성된다.

상기 에어실린더부(521)는 에어압축부(521a), 피스톤하우징(521b), 공압피스톤(521c), 에어호스(521d)를 포함하여 구성된다.

에어압축부(521a)는 몸체부(510)의 일측에 위치하되 에어를 압축하는 역할을 하며 하단 일측에 홀이 형성된다.

피스톤하우징(522b)은 몸체부(510)의 일측에 위치하되 솔레노이드 신호를 받아 공압피스톤(521c)의 피스톤동작을 제어하되 일측에 에어가 분출되는 구멍이 형성되고 공압피스톤(521c)을 수용하기 위한 공간이 형성된다.

공압피스톤(521c)은 피스톤하우징(521b)에 수용되되 에어압축부(521a)의 홀을 개폐하도록 피스톤하우징(521b)에 의해 피스톤 동작을 수행하는 것이다.

도 6(a)와 같이 에어압축부(521a)의 홀을 막아 에어압축부(512a)의 홀이 닫혀진 상태에서 피스톤하우징(521b)에 의해 도 6(b)와 같이 화살표방향으로 공압피스톤(521c)이 이동됨으로써 에어압축부(512a)의 홀이 개방되어 에어가 방출되도록 할 수 있다. 에어호스(521d)는 일측이 게폐뚜껑(520)과 연결된 에어통과로(400)와 연결되며, 타측은 피스톤하우징(521b)의 일측에 연결되되 에어가 통과되는 호스이다.

필터부(530)는 상기 몸체부(510)와 개폐뚜껑(520) 사이에 위치하되 몸체부(510)의 내부에 수용되도록 형성된다. 도 7을 참고하면 이의 모습을 간략하게 확인할 수 있으며 상기 필터부(530)는 몸체부(510) 내에 수용된 분말(단백질보충제)이 압력에 의해 상부로 빨려 올라가 역류되는 것을 방지하기 위한 것으로 분말의 입자보다 미세한 크기의 메쉬구조의 망으로 형성됨으로써 분말이 빨려올라가는 것을 방지한다.

솔레노이드(540)는 몸체부(510)의 일측에 형성된다.

타이머(550)는 몸체부(510)의 일측에 형성되어 제어부(900)를 통해 설정된 시간동안 압력조절부(300)가 동작되고 있는지 확인하기 위한 것이다.

수분제거기(560)는 몸체부(510)의 일측에 형성되어 몸체부(510) 내부의 수분을 제거하기 위해 설치된 것이다.

게이트(600)는 분말투입부(500)와 제1분말이동부(700) 사이에 위치하고 개폐가능하도록 형성된다.

상기 게이트(600)는 제1게이트(610)와 제2게이트(620)로 이루어지며, 압력조절부(300)에 의해 에어가 분말투입부(500)로 주입될 때 닫혀있던 제1게이트(610)와 제2게이트(620)가 열리어 분말투입부(500)에 내장된 단백질쉐이크분말이 제1분말이동부(700)로 이동된다.

도 7을 참고하면 게이트(600)의 모습을 확인할 수 있으며, 도 7(a)와 같이 개폐뚜껑(520)에 형성된 에어실린더부(521)의 흡입작동을 통해 C1방향으로 에어가 배출되어 분말투입부(500) 내부에 음압이 형성된다. 이때 단백질쉐이크분말(10)은 분말투입부(500)로 유입되게 된다(D1 방향 참고). 제1게이트(610)와 제2게이트(620)는 닫힌 상태로 있으며 분말투입부(500) 내에 유입된 단백질쉐이크분말(10)이 제1분말이동부(700)로 빠져나가지 않도록 한다.

도 7(b)는 일정량의 단백질쉐이크분말(10)이 분말투입부(500) 내부에 차고 난 후 분말투입부(500)에서 제1분말이동부(700)로 단백질쉐이크분말(10)이 이동되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 6(b)와 같이 에어실린더부(521)의 공압피스톤(521d)이 피스톤작용하여 에어압축부(521a)의 홀이 개방됨으로 에어가 에어압축부(521a)의 홀에서부터 분사되며 C3 방향으로 에어가 분사되면서 하방으로 에어의 압력이 작동된다. 이때 필터부(530)의 표면에 붙어있던 필터부착입자(11)들도 분리되어 에어의 이동방향(C3)으로 이동된다. 이를 통해 필터부(530)의 표면이 막히는 문제를 해결할 수 있으며 도 7(a)의 과정에서 음압형성을 좋게하여 분말공급이 원활하게 할 수 있다.

C3 방향으로 에어가 분사됨에 따라 게이트(600)가 개방되며 단백질쉐이크분말은 D2 방향으로 이동되어 제1분말이동부(700)로 이동된다.

제1분말이동부(700)는 상기 분말투입부(500)의 하부에 연결되어 형성되되, 일측면이 경사지게 형성되어 상방에서 하방으로 갈수록 내부면적이 점점 좁아지도록 형성된다.

상기와 같이 제1분말이동부(700)의 면적이 좁아지도록 형성됨으로써 제1분말이동부(700)로부터 이동되는 단백질보충제(10)가 한꺼번에 분출되지 않도록 조절할 수 있다.

제2분말이동부(800)는 상기 제1분말이동부(700)의 하부에 연결되어 형성되는 것으로, 상기 제1분말이동부(700)는 제1분말이동부(700)로부터 이동된 단백질쉐이크분말(10)을 소정의 포장용기에 담기 위한 것이다.

도면에는 도시되어 있지 않지만 포장용기는 선반(1) 위에 올려지는 것이 바람직하며, 제2분말이동부(800)의 하단에 형성된 노즐로부터 배출된 단백질쉐이크분말(10)이 배출되어 포장용기에 담기게 된다.

제어부(900)는 분말믹싱부(100)의 블레이드 동작을 제어하고, 압력조절부(300)의 압력동작을 제어하고, 게이트(600)의 개폐동작 등을 제어하기 위한 것이다.

상기 제어부(900)를 통해 시간을 설정하여 일정시간동안 압력조절부(300)로부터 에어가 빨려올라가도록 설정한다면, 설정된 시간동안 분말투입부(500) 내로 단백질보충제(10)가 투입되며 게이트(600)는 닫힌 상태를 유지한다.

또한 설정된 시간이 지나면 압력조절부(300)가 에어를 분출할 수 있도록 하며 에어가 분출되는 동안은 게이트(600)가 열린 상태를 유지하여 분말투입부(500)로부터 제1분말이동부(700)로 단백질쉐이크분말이 이동할 수 있도록 한다.

제1분말이동부(700)와 제2분말이동부(800) 사이에도 개폐부가 추가로 형성될 수 있으며 제1분말이동부(700)로부터 제2분말이동부(800)로 단백질쉐이크분말이 이동될 때도 제어부(900)를 통해 제어함으로써 일정량의 단백질쉐이크분말이 이동되도록 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 단백질 쉐이크를 제조하는 방법의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

실시예 1. 유산균의 배양

유산균인 락토바실러스 플란타늄, 락토바실러스 아시도필러스, 락토바실러스 불가리쿠스, 락토바실러스 카제이 등을 20 ml의 MRS broth 배지에 접종하고, shaking incubator의 온도를 30~35℃의 온도를 유지하면서 50~100rpm 조건으로 1차 진탕 배양시켰다. 이어서 1차 배양 과정에서 계대 배양된 시드(seed)를 500ml MRS broth에 2차 계대 배양하여 스케일업 시켰으며, 이후 MRS agar 배지를 이용하여 유산균수를 측정하여 108cfu/ml 이상의 유산균수가 되었을 때 배양을 완료하였다.

실시예 2. 분쇄된 미역귀발효물 제조

발효조에 10~50kg의 미역귀와 50~90L 정제수를 분주 후 혼합하여 미역귀 배지를 제조하고, 발효조의 온도를 약 110~120℃의 온도에서 20분간 멸균하였다. 멸균 후 유산균의 접종을 위하여 미역귀 배지를 약 30℃로 냉각시킨 후 제조예 1에서 제조된 유산균수가 108cfu/ml 이상으로 배양된 유산균을 접종시켰다. 이어서, 발효조의 온도는 30~35℃ 정도로 유지하여 회전속도를 50~100rpm으로 유지하면서 약 3일간 발효시켰다. 상기 발효조 내의 pH변화 및 유산균의 배양상태를 확인하면서 발효조 내 유산균수가 10⁸cfu/ml 이상 되는 것을 확인하여 발효를 중지시켰다. 발효가 종료된 후 발효조의 온도를 110~120℃ 온도에서 20분간 멸균하여 유산균의 활성도를 중지시킨 후 상온으로 냉각시켰다. 냉각이 완료된 미역귀 발효 조성물은 deep freezer에 넣어 -30~-40℃로 급속냉동시킨 후 동결건조기에 넣어 건조하였다. 건조가 완료된 미역귀 발효 조성물은 분쇄기를 이용하여 40~80메쉬의 크기로 곱게 분쇄하여 약 60kg의 분쇄된 미역귀발효물을 수득하였다.

실시예 3. 체중조절용 다이어트 단백질 보충식품 제조

체중조절용 다이어트 단백질 쉐이크 제조를 위하여 리본믹서 혼합기에 전체중량 대비 분쇄된 미역귀발효물 1~10%, 단백질원료(30~45% : WPC, WPI,WPH, ISP), 비타민믹스(4~10% : 비타민 A, B1, B2, B6, C, E 및 나이신, 엽산으로 구성되며, 상기 비타민믹스의 비타민 함량은 영양소 기준치의 25% 이상), 기타원료(30~45% : 칼슘, 철, 아연과 같은 미네랄을 영양소 기준치의 10%이상, 기타부재료)를 혼합하여 30~60분간 50~100rpm의 회전속도로 혼합한 후 충진기를 이용하여 포장용기에 충진 한 후 포장과정을 거쳐 체중조절용 다이어트 단백질 쉐이크를 제조하였다.

아래는 본 발명의 시험예에 관한 것이다.

시험예 1. 분쇄된 미역귀발효물의 영양성분 분석

분쇄된 미역귀발효물의 영양성분은 식품공전 및 AOAC법에 따라 측정하였다. 즉, 수분은 105℃ 상압가열건조법, 조단백질은 micro Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 회분은 550℃ 직접 회화법을 측정하였으며 탄수화물 함량은 시료 100g 중에서 수분, 조단백질, 조지방 및 회분 함량을 뺀 값으로 하였으며, 모든 실험은 3회 이상 반복하여 실시하였다.

분쇄된 미역귀발효물의 일반성분 분석

Moisture	Crude Protein	Crude fat	Ash	Carbohydrate
9.14±0.06	13.39±1.70	0.53±0.14	32.20±1.30	44.77±2.20

분쇄된 미역귀발효물에 대한 일반성분을 분석한 결과 수분은 9.14%, 조단백질 13.39%, 조지방 0.53%, 회분 32.20% 및 탄수화물이 44.77%인 것으로 나타났다.

시험예 2. 분쇄된 미역귀발효물의 알긴산 함량 측정

알긴산은 갈조류의 세포막 또는 세포간 물질을 구성하는 주성분으로 β-D-mannuronic acid(M)와 α-L-guluronic acid(G)가 α-1, 4결합 또는 β-1, 4결합한 hetero형 다당류로 알려져 있고(Mori BK 등 1981, Nishimune T 등 1991), 식품, 화장품, 의약품 산업에 광범위하게 이용되어지고 있다(McNeely WH 등 1973, Kennedy JF 등 1984).

알긴산의 생리적 효과는 금속이온과의 반응성에 의한 중금속의 체외배출 작용 및 흡수억제, 혈중 콜레스테롤 저하작용, 혈당강하 작용, 식이 섬유에 의한 정장 작용, 면역증강 작용, 장내 유해미생물의 증식억제 작용 등이 보고되고 있다(Armstrong BA 등 1977, Fujike KH등 1994, Fujihara M 등 1993, Haug AB 등 1967).

분쇄된 미역귀발효물의 알긴산 함량은 건조된 시료 10.0g에 500ml의 0.1% Na2C03 용액을 첨가하여 60℃ 항온수조에서 2시간 동안 가열한 다음, 3배량의 증류수를 첨가하여 혼합하였다. 혼합물은 원심분리하여 얻은 상등액에 95% 메탄올을 가하여 침전시킨 후, 원심분리하여 침전물을 회수하였다. 침전물은 증류수로 용해한 다음 메탄올을 가하여 침전시키는 조작을 2회 반복하여 정제한 후, 동결건조하여 얻어진 알긴산 분말의 무게를 측정하여 알긴산 함량을 구하였다.

분쇄된 미역귀발효물의 알긴산 함량

Sample	Alginic acid(g/100g)
분쇄된 미역귀발효물	27.85±1.14

분쇄된 미역귀발효물의 알긴산 함량은 27.85±1.14 g/100g으로 측정되었다.

시험예 3. 분쇄된 미역귀발효물의 후코이단 함량 측정

후코이단은 특이적으로 갈조류(미역, 다시마, 톳, 대황, 곰피, 감태 등)의 세포벽 성분인 점질 다당에 함유되어 있는 다당류로서 다시마와 미역포자엽의 건조중량 중 3~4% 극소량 함유되어 있다(Park KY 등 2007). 후코이단은 세포 내 골지체에서 합성되어 세포간 조직에 존재하며 종에 따라 엽체의 삼출액(exudate)에도 존재하는 다당류로서 L-fucose가 주로 α-(1→3) 결합으로 이루어진 골격에 mannose, glucose, galactose, xylose, glucuronic acid, rhamnose 등이 결합된 함황 hetero형 산성 다당이다(Chevolot LA 등 1999, Chizhov AO 1999, McCandless EL 1979). 후코이단은 갈조류의 채취시기 및 종에 따라 평균 분자량이 100,000-2,000,000 Da으로 다양하며, 후코이단의 생리활성에 중요한 영향을 미치는 fucose 함량 및 황산기 함량도 차이가 난다(Li BF 등 2008).

후코이단은 콜레스테롤의 배설을 도와 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추며 혈관 질환을 예방할 수 있고 비만이 성인병으로 연결되는 것을 미리 예방하여 준다(Choi JH 등 1986, Lahaye M 1991). 또한, 일본과 미국의 연구에서는 후코이단이 혈액응고방지작용(Cumashi A 등 2007), 항종양작용(Usui T 등 1980, Liu JM 등 2005), 위장보호(Shibata H 등 2000), 항균작용, 혈압상승억제작용, 간세포증식인자(HGF)생산유도, 혈당상승억제작용, 항알레르기작용, 항바이러스(Kuznetsova 등 2014, Cho Y 등 2015, Hayasi K 등 2008)작용이 있다고 하였다. 특히 소화기계통 암 종류 치유에 70-80% 효과가 있는 것으로 보고된 바 있으며, 대부분의 암 치유에도 탁월한 효과가 있는 것으로 나타났다. F-fucoidan은 임파종 세포줄기의 자살을 유도하며 토끼에서는 이상증식을 억제할 수 있다는 보고가 있다(Koyanagi SN 등 2003).

분쇄된 미역귀발효물 및 미역귀 분말의 후코이단 분석은 주정을 이용하여 각 시료를 열수 추출한 후 한외여과기를 이용하여 분자량이 50KDa 이상인 분획만을 채취한 후 원심분리(2200 × g, 20min)하여 남아있는 잔사를 제거하고 상등액에 CaCl2(식품첨가물용)를 2%(w/v)의 농도로 첨가하여 1시간 방치하였다.

침전된 알긴산을 원심분리 (2200×g)로 제거하고 상등액을 취하였다. 알긴산을 제거하고 남은 상등액을 rotary evaporator (Eyela,Japan)를 이용하여 80℃에서 고형분 함량이 20-30%가 될 때까지 농축하였다. 농축된 용액에 주정을 3배 (v/v) 첨가하여 상온에서 12시간 방치한 후 원심분리 (2200×g, 20 min)하여 crude fucoidan을 침전시켰다. 알콜 침전하여 얻은 crude fucoidan에 소량의 물을 첨가하여 용해한 후 투석막 (MW3,500, Biodesign Dialysis, NY, USA)을 사용하여 12시간 투석시켰다. 투석 후 동결건조하여 각 시료에서 crude fucoidan을 획득하였다.

각 시료로부터 얻어진 후코이단 특성을 분석하기 위해 미역귀로부터 crude fucoidan, 즉 다당류 함량과 정제된 후코이단 함량 및 황산기 함량을 확인하였다. 황산기 함량은 BaCl2/겔화(gelation) 방법을 이용해 황산기를 측정하였고, 구조의 변형을 가져와서 단순한 구조로 만들어주기 위해 후코이단 성분 0.5 g/ml, 1 g/ml를 각각 4M의 HCl을 가지고 100℃에서 약 2시간 동안 가수분해시킨 후, 1ml의 후코이단을 6.25% 질산 1ml, 0.5% 검 아카시아를 가지는 8.7 N의 아세트산 0.5 ml, 염화바륨 5g과 10분간 상온에서 반응시켜, 440nm에서 흡광도를 측정하였다. 황산기 함량은 표준물질인 암모늄 설페이트를 이용하여 얻은 표준곡선식에 대입하여 측정하였다.

분쇄된 미역귀발효물과 일반 미역귀 분말의 후코이단 함량 분석 비교

성분	후코이단 함량(%)	황산기(%)
분쇄된 미역귀발효물	2.9	4.52
일반 미역귀 분말	2.5	3.51

표3과 같이 일반 미역귀의 경우 후코이단 함량이 2.5%, 황산기 함량은 3.5%로 분석되었으나 유산균을 이용하여 발효한 경우 후코이단은 2.9%(16%증가), 황산기 함량은 4.52%(28.8%증가)로 유용성분이 증가한 것으로 나타났다.

표2와 표3의 결과를 바탕으로 유산균 발효 미역귀 분말의 경우 알려진 중금속 및 방사능 물질의 체외배출, 콜레스테롤 침착방지, 변비예방 및 비만방지효과와 더불어 혈압을 낮추며 당뇨예방, 항암효과 등에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

시험예 4. 분쇄된 미역귀발효물 첨가 비율에 따른 단백질 쉐이크 관능평가

분쇄된 미역귀발효물 첨가 비율을 달리하여 단백질 쉐이크에 들어가는 기존원료와 배합하여 단백질 보충식품을 제조한 후 기호도에 대한 관능평가를 실시한 결과의 평균값은 다음과 같다.

분쇄된 미역귀발효물 배합비율을 달리하여 제조한 단백질 쉐이크의 관능평가

평가/첨가비율	향	맛의 깔끔함	맛과의 균형	전체적인 기호도
1%	4.2	4.6	3.8	4.2
5%	4.2	4.5	4.3	4.3
10%	4.3	4.6	4.7	4.5
15%	3.9	3.8	3.6	3.8
20%	3.3	3.4	3.4	3.3

(1: 매우 좋지 않음, 2: 좋지 않음, 3: 보통, 4: 좋음, 5:매우 좋음)

표 4.의 실험결과 내용을 보면 기존 단백질 쉐이크에 분쇄된 미역귀발효물의 첨가비율을 달리하여 관능평가를 실시한 결과 첨가비율을 10%로 하였을 때 전체적인 관능평가결과가 우수하였고, 5%의 비율로 참가하였을 때 결과값도 나쁘지 않은 것을 알 수 있다. 이를 바탕으로 분쇄된 미역귀발효물을 다양한 제품에 적정량의 비율로 혼합하여 사용할 경우 다양한 제품에 적용가능 할 것으로 사료된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

1000 분말혼합장치
100 분말믹싱부
110 축
120 믹싱블레이드
130 배출부
200 분말배출로
300 압력조절부
400 에어통과로
500 분말투입부
510 몸체부
520 개폐뚜껑
521 에어실린더부
521a 에어압축부
521b 피스톤하우징
521c 공압피스톤
521d 에어호스
530 필터부
540 솔레노이드
550 타이머
560 수분제거기
600 게이트
700 제1분말이동부
800 제2분말이동부
900 제어부

Claims

미역귀와 증류수를 혼합하여 미역귀배지를 제조하는 미역귀배지제조단계(S1);
상기 미역귀배지제조단계(S1)를 통해 제조된 미역귀배지를 80~180℃에서 소정 시간동안 가열한 후, 가열된 미역귀배지를 소정의 시간동안 실온에 방치하여 냉각시키는 미역귀배지후처리단계(S2);
상기 미역귀배지후처리단계(S2)를 통해 소정의 온도로 냉각된 미역귀배지를 소정 크기의 거름망에 넣어 발효조에 투입한 후, 유산균을 미역귀배지에 접종하는 유산균접종단계(S3);
상기 유산균접종 발효조에서 10~50℃에서 30~250rpm의 조건으로 30~120시간 배양함으로써 미역귀발효액을 제조하는 발효단계(S4);
상기 발효단계(S4)를 통해 제조된 미역귀발효액을 90~150℃에서 소정의 시간동안 가열한 후 영하 10~60℃의 온도로 동결건조하여 미역귀발효물을 제조하는 미역귀발효액후처리단계(S5);
상기 미역귀발효액후처리단계(S5)를 통해 제조된 미역귀발효물을 분쇄기를 이용하여 소정 크기로 분쇄하는 미역귀발효물분쇄단계(S6);
분말혼합장치를 이용하여 상기 미역귀발효물분쇄단계(S6)를 통해 분쇄된 미역귀발효물을 단백질원료와 혼합함으로써 단백질쉐이크분말을 제조하는 단백질쉐이크분말제조단계(S7);를 포함하되,
상기 단백질쉐이크분말제조단계(S7)의 분말혼합장치는
내부에 형성된 축(110)에 믹싱블레이드(120)가 삽입되어 투입된 단백질원료와 분쇄된 미역귀발효물을 믹싱하기 위한 분말믹싱부(100);
상기 분말믹싱부(100)의 배출부(130)와 일측이 연결되고 타측은 분말투입부(500)와 연결되는 분말배출로(200);
에어의 압력을 조절하는 압력조절부(300);
일측이 상기 압력조절부(300)와 연결되며 타측이 분말투입부(500)와 연결되도록 형성되는 에어통과로(400);
상기 분말배출로(200)로부터 이송된 단백질쉐이크분말이 수용되는 분말투입부(500);
분말투입부(500)와 제1분말이동부(700) 사이에 위치하고 개폐가능하도록 형성되는 게이트(600);
상기 분말투입부(500)의 하부에 연결되어 형성되는 제1분말이동부(700);를 포함하되,
상기 분말투입부(500)는
일측이 개방되고 단백질쉐이크분말이 수용되기 위한 공간이 형성되는 몸체부(510);
상기 몸체부(510)의 개방된 부분에 위치하여 몸체부(510)를 개폐하기 위해 형성되며 몸체부(510)의 내부에 수용되도록 바닥면에 에어실린더부(521)가 형성되는 개폐뚜껑(520);를 포함하되,
상기 개폐뚜껑(520)은
몸체부(510)의 일측에 위치하되 에어를 압축하는 역할을 하며 하단 일측에 홀이 형성되는 에어압축부(521a);
상부 몸체부(510)의 일측에 위치하되 솔레노이드 신호를 받아 공압피스톤(521c)의 피스톤동작을 제어하되 일측에 에어가 분출되는 구멍이 형성되는 피스톤하우징(522b);
상기 피스톤하우징(522b)에 수용되되 에어압축부(521a)의 홀을 개폐하도록 피스톤하우징(521b)에 의해 피스톤 동작을 수행하는 공압피스톤(521c);
일측이 게폐뚜껑(520)과 연결된 에어통과로(400)와 연결되며, 타측은 피스톤하우징(521b)의 일측에 연결되되 에어가 통과되는 에어호스(521d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법..
제1항에 있어서,
상기 단백질쉐이크분말제조단계(S7)의 분말혼합장치의 제1분말이동부(700)는 일측면이 경사지게 형성되어 상방에서 하방으로 갈수록 내부면적이 점점 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 단백질쉐이크분말제조단계(S7)의 분말혼합장치는
상기 제1분말이동부(700)의 하부에 연결되어 형성되는 제2분말이동부(800);
분말믹싱부(100)의 믹싱 동작을 제어하고, 압력조절부(300)의 압력동작을 제어하고, 게이트(600)의 개폐동작 등을 제어하기 위한 제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 하는 체중조절용 단백질 쉐이크 제조방법.