KR20030033930A - 캡슐화된 아로마를 지닌 가용성 입자 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온수로 용해시킬 때 아로마의 버스트(burst)가 방출되도록 수용성 캡슐화제의 쉘 안에 함유된 착향(aromatized) 식물성 오일을 함유하는 착향 입자를 설명한다. 착향 입자의 생산방법도 기재된다.
Description
본 발명은 가용성, 또는 인스턴트 커피에 관한 것이다. 인스턴트 커피의 제조는 고온 및 고압 조건하에, 볶고 갈은 커피 콩을 물로 추출하여 분무 건조, 동결 건조 등과 같은 건조된 추출물을 형성하는 것을 포함한다. 인스턴트 커피의 제조는 커피 중의 다량의 아로마 성분과 휘발성 성분의 손실을 유발한다. 결과적으로, 예를 들어 뜨거운 물 한 잔에 약간의 인스턴트 커피를 녹여 인스턴트 커피 한 잔을 탔을 때, 이 음료는 볶고 갈은 커피를 끓여 만든 한 잔에 비하여 본질적으로 향이 없다. 볶고 갈은 커피를 끓였을 때, 종종 넓은 실내 곳곳에서도 느낄 수 있는 특이한 향이 난다. 일반적으로, 커피 업계에서는 소비자가 좋은 커피 아로마를 커피의 품질과 관련시키는 것으로 인지되고 있다. 이에 따라, 커피 가공 동안에 손실되는 아로마를 붙잡아 두며, 이의 아로마를 향상시키기 위해 붙잡아 둔 아로마를 인스턴트 커피에 첨가하고자 하는 수많은 시도들이 있어 왔다.
일반적으로 커피 오일이나 커피 추출물에 커피 아로마를 붙잡아 두기 위한 다수의 기술이 개발되었다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,823,242호, 미국 특허 제 5,030,473호 및 미국 특허 제 5,222,364호 참조. 이어서, 착향(aromatized) 커피 오일을 인스턴트 커피 분말에 분무하거나 이에 혼입한다. 그러나, 대부분의 아로마는 용기 중으로 빠져나가며, 아로마는 용기 개봉 3회 또는 4회 후에 본질적으로 완전히 손실된다. 또한, 커피를 탈 때, 매우 적은 양의 향이 난다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 많은 시도들이 있어 왔다. 이러한 시도들은, 뜨거운 물에 가용성 커피를 녹여 커피를 탈 때에만 오로지 이 아로마가 방출되게 하는 방법으로 아로마를 캡슐화하고자 하는 시도에 포함된다. 이러한 아로마는 "컵 위의 아로마(above cup aroma)" 또는 간단히 "컵 아로마(cup aroma)"라 언급된다.
수분, 산소, 열 또는 외부/내부 분자 산물, 상호작용으로 인한 파괴로부터 아로마를 보호하고, 대부분의 아로마 화합물의 고휘발성으로 인한 이의 휘발을 방지하기 위한 방법으로 아로마 또는 향미를 캡슐화하는 것이 바람직하다. 다루기 쉬운 분말 제품을 제조하는 분말 건조가 현재 가장 일반적인 아로마 캡슐화 방법의 하나이다. 그러나, 수성 커피 추출물을 분무 건조시킬 때 발생하는 주요 문제는 다수 바람직한 휘발성 물질 또는 "top note"의 손실, 또는 열-민감성 또는 산소-민감성 아로마 조성물의 변화이다. 이러한 변화 및 손실은 아로마 특징 전체를 변화시킬 수 있으며, 또한 이들을 바람직하지 않게 만든다.
용해되고 분산된 향미 및 아로마를 함유하는 매트릭스 물질 용액을 동결 건조시켜 휘발성 성분을 캡슐화할 수 있다. 그러나, 동결 건조는 최종 산물의 다공성 및 발포성 구조를 유도하며, 또한 휘발성 성분을 포획하고 캡슐화하는 데 문제점을 가진다.
다른 캡슐화 방법은 소적을 코팅하는 가용성 음료 분말에 아로마-함유 커피 에멀션을 미세한 소적으로서 분무하는 것을 포함한다. 건조되었을 때, 커피는 아로마를 캡슐화하는 쉘을 형성한다. 이러한 유형의 방법은 유럽 특허 출원 0008015A1에 기재되어 있으며 국제 출원 WO 96/23423호에서 공개되었다. 캡슐이 만족스럽다고 하더라도, 캡슐화 공정 동안 다량의 아로마 손실이 발생한다. 캡슐 벽 형성은 순간적이지 않고, 벽을 건조시키는 동안에 다량의 아로마가 손실된다. 건조 후에, 캡슐은 아로마 및 향미를 보유하기 위한 좋은 벽을 형성하며, 또한 뜨거운 물을 가했을 때 캡슐이 쉽게 녹아 캡슐화제를 방출한다. 또한 이 공정은 가열 또는 진공 건조 단계를 포함하지 않아 휘발성 성분의 손실 또는 변화가 없다. 가용성 음료 분말, 예를 들면 가용성 커피에 캡슐을 가하는 경우, 캡슐은 뜨거운 물에서 가용성 음료를 녹이는 순간 추가적인 아로마 또는 향미를 향상시키거나 제공한다. 그러나,손실된 대부분의 아로마에 비해, 이 아로마는 매우 적은 효과를 갖는다. 아로마의 효과는 캡슐의 수를 증가시킴으로써 증가시킬 수 있지만, 그러면 아로마를 운반하는 다량의 오일이 컵 표면에 남아있게 된다. 표면에 뜬 오일의 존재는 소비자 선호도에 악영향을 준다. 뿐만 아니라, 아로마는 화학량론적으로 가해지는 것이 아니다. 인스턴트 커피 가공 동안에 발생하는 아로마의 양은 인스턴트 커피 제조를 위한 컵 안의 수용가능한 아로마를 제공하기에는 충분하지 않다.
아로마 또는 향미의 용융 캡슐화 기술이 알려져 있으며, 여기에서는 탄수화물 용융물이 제조되고, 캡슐화될 아로마 및/또는 향미가 여기에 첨가된다. 이어서 이 용액을 예를 들면, 이소프로필 알콜을 사용하여 승온에서 냉각시켜 향미를 함유하는 고체 탄수화물 제품을 생산한다. 이러한 기술은 미국 특허 4,610,890 및 미국 특허 4,707,367에 기재되어 있다. 방금 기술된 뱃치형의 용융 캡슐화와는 대조적으로, 좀더 최근에는 연속 압출 용융 캡슐화 공정이 개발되었다. 연속 공정은 미국 특허 제 5,079,026호에 기재되어 있으며, 여기에서는 아로마 또는 향미를 커피 글래스의 압출된 매트릭스에 분산시킨다. 높은 %의 가용성 고체를 갖는 커피 추출물을 전형적으로는 60℃ 이상의 온도, 즉 유리 전이상 이상의 온도에서, 단, 추출물의 파괴를 방지하기 위해 130℃ 이하의 온도에서 가열하여 점성 용융물을 형성한다. 이어서 캡슐화제를 뜨거운 점성 용융물내에 분산시킨다. 캡슐화제를 함유하는 뜨거운 점성 용융물을 기화한 다음, 한정된 오리피스를 통해 시트형 또는 로드형 커피 글래스로 이를 압출한다. 냉각시킨 후에, 시트 또는 로드를 원하는 크기로 잘라낸다. 이러한 공정에서는 캡슐화제의 현저한 열 분해가 발생하며, 이를뜨거운 점성 용융물에 가했을 때 이의 윤곽을 변화시킨다. 음료를 만들었을 때, 높은 비율의 아로마가 컵 위에서 방출되기 보다는 뜨거운 물에 녹는다. 또한, 시트 또는 로드를 매우 작은 입자로 잘라내지 않으면, 커피 글래스가 천천히 녹기 때문에 아로마를 "버스트(burst)"하지 않을 것이다. 용융물의 기화가 제품의 용해도를 개선시킬 것으로 생각된다. 그러나, 이 절차는 컵 위의 아로마를 검출할 소비자에 대해 아로마의 충분한 "버스트"를 방출하는 데는 대부분 실패하여 왔다.
미국 특허 제 5,399,368호에서는 공-압출 기술을 사용하는 캡슐화 방법이 기술되었다. 압력을 가해 착향 커피 오일과 같은 착향 식용 액체에 비활성 기체, 예를 들면, 이산화탄소를 녹여, 캡슐의 견고한 외곽 쉘을 형성하기 위한 용융물을 가용성 커피와 같은 식용 탄수화물 물질로부터 형성한다. 이어서 식용 액체를 점성 용융물 내에서 공-압출시켜 식용 액체의 내부 코어를 둘러싸고 있는 식용 탄수화물 물질의 외곽 쉘을 갖는 압출물을 연속적으로 형성한다. 식용 액체내 용해된 비활성 기체의 내부 압력보다 높은 압력을 갖는 압력 지역으로 압출물을 압출시킨다. 이 지점에서 압출물을 예정된 길이의 밀봉된 캡슐로 비스듬히 세분하며, 용융물이 착향 액체를 둘러싸는 단단한 탄수화물 글래스를 형성할 때까지 캡슐을 고압 지역에 둔다. 뜨거운 액체에 두면, 캡슐이 녹아 아로마 화합물을 방출한다. 그러나, 글래스 벽은 다공질 분무 건조 또는 동결 건조된 커피 분말에 비해 쉽게 녹지 않는다. 글래스 벽의 지연되는 용해는 아로마의 순간적 버스트를 억제한다. 가스의 존재는 일단 글래스 벽이 용해되면 아로마의 방출 속도를 증가시킨다. 커피 추출물을 사용하였을 때, 고형물 농도는 높고(예를 들면, 미국 특허 제 5,399,368의 실시예 1에서 92%), 공-압출을 예를 들면, 커피 용융물에 대해 200 bar 및 기화 아로마에 대해 5 bar와 같은 매우 고압에서 수행한다. 캡슐의 외곽 쉘은 큰 압력차 때문에 조절하기 어렵다. 뿐만 아니라, 캡슐을 형성하기 위해 공-압출된 로드를 절단하는 데 회전 나이프가 사용된다. 로드가 양단에서 절단된 후 외부의 공-압출된 벽이 스스로 밀봉되기는 쉽지 않다. 캡슐을 위한 건조 과정은 수시간이 걸린다. 결론적으로, 캡슐은 건조 챔버에서 초기에 서로 들러붙기 쉬울 것이다.
본 발명의 목적은 뜨거운 물에 녹였을 때, 아로마의 버스트를 방출할 쉘내에 착향 식물성 오일을 캡슐화하는 캡슐을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 100% 커피-유래 물질 또는 다른 탄수화물 물질로부터 제조된 이러한 캡슐을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 캡슐의 밀도를 감소시키고, 연속 기포 다공성으로 발생할 아로마의 신속한 손실 없이 이의 용해를 촉진하는, 실질적으로 독립 기포 다공성을 갖는 쉘을 가지는 이러한 캡슐을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 캡슐의 간단한 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 캡슐 제조에 적당한 장치의 개략도.
도 2는 도 1에 묘사된 장치에서 사용된 공-압출 노즐의 개략도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명〉
10: 공-압출 노즐 18: 도관
11: 중앙 개구 20: 내부 챔버
12: 환상 개구 24: 벽
13: 소적
15: 탱크
전술한 목적 및 당업자에게 명백할 다른 목적은 본 발명에 따라 다공질의 수용성 캡슐화제의 고형 쉘내 캡슐화된 착향 식물성 오일을 포함하는 개별 입자를 제공함으로써 달성되며, 쉘의 다공성은 실질적으로 독립 기포 다공성이며, 쉘의 연속 기포 다공성은 쉘의 총 다공성을 기준으로 25% 이하이다. 캡슐을 함유하는 휘발성 아로마 제조 방법이 또한 기재되는데, 이는 기화된 착향 식물성 오일을 제공하고,추출물의 중량을 기준으로 수용성 캡슐화제의 50 내지 75%를 함유하는 수용액을 제공하며, 제 1 분무 노즐 개구를 통해 기화된 착향 식물성 오일을 강제하며 동시에 제 1 분무 노즐을 둘러싸는 환상 분무 노즐 개구를 통해 수용성 캡슐화제의 수용액을 상기 캡슐화제에 의해 둘러싸인 기화된 착향 식물성 오일의 공-압출 소적으로 강제한 다음, 액체 건조제와 상기 소적을 접촉시켜 상기 소적을 탈수하여, 착향 식물성 오일을 둘러싸는 다공질 캡슐화제의 응고 쉘을 갖는 입자를 형성하는 단계를 포함하며, 응고 쉘의 다공성은 실질적으로 독립 기포 다공성이며, 쉘의 연속 기포 다공성은 쉘의 총 다공성의 25% 미만이다.
수용성 캡슐화제는 인스턴트 또는 가용성 커피 고형물, 인스턴트 차 고형물, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 젤라틴, 펙틴, 구아르 검, 및 아라비아 고무를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 수용성 캡슐화제는 인스턴트 커피 고형물이다. 착향 식물성 오일은 과일, 육류, 해산물, 향신료, 야채 등으로부터 유래한 향미제 및/또는 방향족 화합물을 함유할 수 있다; 바람직하게는 커피, 차, 및 초콜렛으로부터 방향족 화합물을 수득하며, 가장 바람직하게는 스팀 아로마, 그라인더 가스, 여과기 벤트 가스 등과 같은 커피 제조 공정으로부터 방향족 화합물을 수득한다. 식물성 오일은 커피 오일, 해바라기씨 오일, 팜유, 낙화생유, 대두유, 옥수수유 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 식물성 오일은 커피 오일이다. 바람직한 양태에서, 착향 캡슐은 100% 커피-유래 물질로부터 제조되는데, 즉 캡슐화제는 커피 고형물이며, 착향 식물성 오일은 커피 아로마를 함유하는 커피 오일이다. 편의를 위해, 실시예 4 내지 9를 제외한 명세서의 나머지전역에서 수용성 캡슐화제는 인스턴트 또는 가용성 커피 고형물을 포함하며, 착향 식물성 오일은 착향 커피 오일을 포함한다. 그러나, 이는 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
바람직한 양태의 설명
도면과 관련하여, 비활성 기체를 주입시켜 착향 커피 오일을 기화하여 발포를 유발하고, 생성되는 발포된 착향 커피 오일을 공-압출 노즐(10)의 중앙 개구(11)를 통해 펌핑한다. 동시에, 수용성 커피 추출물을 중앙 개구(11)를 둘러싸는 환상 개구(12)를 통해 펌핑한다. 노즐내 유량 및 압력을 소적(13)을 형성하도록 조절하는데, 각 소적은 실질적으로는 수용성 커피 추출물의 구형 벽으로 둘러싸인 기화된 착향 커피 오일의 코어를 갖는다. 소적을 용기(15)내 무수 알콜과 같은 액체 건조제의 몸체(14) 중으로 떨어뜨린다. 무수 알콜은 소적의 쉘을 탈수시켜, 쉘을 더욱 단단하게 한다. 탈수된 소적을 탱크로부터 제거하고, 바람직하게는 약 50℃를 초과하지 않는 온도에서 탈수된 소적을 부드럽게 가열함으로써 알콜을 제거한다. 알콜(14)의 본체의 함수량은 바람직하게는 탱크(15)로부터 취한 알콜의 스팀(16)을 연속적으로 제거하고 탈수시키는 데 이어 탱크(15)로 탈수된 알콜을 재순환시킴으로써 낮은 수준으로 유지한다. 알콜의 탈수는 바람직하게는 칼슘 설페이트 결정과 같은 건조제의 층(17)을 통해 알콜의 스팀(16)을 통과시킴으로써 달성한다. 탈수된 알콜을 이어서 도관(18)을 통해 탱크(15)로 재순환시킨다. 알콜의 본체(14)의 함수량은 바람직하게는 5 중량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 4 중량% 이하이다. 공정은 다수의 알콜 탱크를 사용하고, 탈수된 소적을 하나의 탱크에서제거하는 동시에 다른 하나의 탱크로 소적을 떨어뜨리는 것을 유발시킴으로써 본질적으로는 연속적이 될 수 있다.
공-압출 노즐(10)은 바람직하게는 스테인레스강으로 만들어진다. 기화된 착향 커피 오일은 노즐의 제 1 부분(19)으로 들어가고, 내부 챔버(20)를 통해 중앙 배출 개구(11)로 강제된다. 수성 커피 추출물은 노즐의 제 2 부분(21)으로 들어가고, 주변 챔버(22)를 통해 개구(11)를 둘러싸는 환상 배출 개구(12)로 강제된다. 중앙 개구(11)는 바람직하게는 원형이다. 방사상 개구(12)는 바람직하게는, 내경이 중앙 개구(11)의 직경을 약간만 초과하도록 중앙 개구(11)를 바싹 둘러싼다. 이는 바람직하게는 내부 챔버(20)를 둘러싸는 벽(24)의 원통형 외부 말단(23) 지점까지 테이퍼링 함으로써 달성한다.
본 발명의 장점은 고압에서 노즐을 통해 추출물을 펌핑하는 것을 요구하는 것에 비해 고 점도의 수성 커피 추출물이 요구되지 않는다는 것이다. 수성 추출물의 고형물 함량이 추출물의 중량을 기준으로 75 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이하, 가장 바람직하게는 65 중량% 이하인 것이 바람직하다. 그러나 고형물 농도가 너무 낮은 경우, 추출된 소적의 보전성이 손상될 것이다. 추출물의 최소 커피 고형물 함량은 약 50 중량%이며, 더욱 바람직하게는 55 중량%, 가장 바람직하게는 약 60 중량%이다.
수성 커피 추출물은 볶고 갈은 커피의 수성 추출 또는 인스턴트 커피를 물에 녹이는 것과 같은 임의의 통상적인 방식으로 수득할 수 있다. 본 발명의 장점은 캡슐을 커피-유래 물질로 완전히 만들 수 있다는 것이며, 따라서 추출물의 고형물 함량이 100% 커피-유래인 것이 바람직하다. 또한 추출물을 제조하기 위해 사용되는 수용성 액체가 물인 것이 바람직하다.
공-압출 노즐내 기화된 착향 오일 및 수성 커피 추출물의 유량 및 압력은, 캡슐화된 오일 코어를 캡슐화하는 커피 추출물의 쉘을 갖는 소적을 형성하도록 조절된다. 적당한 유량 및 압력은, 물론 노즐 배출구의 크기 및 배열을 포함하는 공-압출 노즐의 디자인에 좌우된다. 그러나, 건조 캡슐 산물의 크기가 약 0.5 내지 5 mm 직경인 것이 바람직하다. 따라서, 도 2에서 제시되는 바와 같은 노즐 배열에서는, 약 0.5 내지 5 mm의 환상 개구(12)의 외경이 적당하다. 하기 실시예에서는, 1 mm의 중앙 원형 개구와 중앙 개구를 둘러싸는 환상 개구를 가지며, 실질적으로는 1 mm 내경 및 2 mm의 외경을 갖는 공-압출 노즐이 사용된다. 이러한 노즐에 대해, 30 또는 40 psi 이하의 압력에서, 1 내지 100 ml/분의 유량이 커피 추출물 및 기화된 오일에 적당하다. 가변 속도 펌프가 공-압출 노즐을 통해 기화된 오일 성분과 추출물을 강제하기 위하여 바람직하게 사용된다. 펌프 속도를 조절하면 유량 및 압력을 조절할 것이며, 펌프 속도는 소적의 형성을 유발하도록 쉽게 세팅할 수 있다.
착향 오일의 기화는 바람직하게는 이산화탄소 또는 커피 아로마에 악영향을 주지 않는 질소와 같은 비활성 가스로 수행한다. 바람직하게는 가스 주입은 스파저로 오일이 발포하도록 유발하는 가스 압력에서 수행한다. 10 내지 50 psi 범위의 가스 압력이 바람직하다.
탱크(15)내 액체 건조제로는 무수 알콜이 바람직하며, 소적이 현저한 파괴를 유발할 속도로 액체의 상부 표면을 강타하지 않도록, 탱크(15)를 배치하는 것이 바람직하다.
기화 전후 모두에 착향 커피 오일을 0 내지 50℃, 더욱 바람직하게는 25℃ 미만의 온도에서 유지하는 것이 바람직하다. 0 내지 70℃의 온도, 바람직하게는 40℃ 이하의 온도에서 커피 추출물을 유지하는 것이 바람직하다.
액체 건조제는 바람직하게는 10 내지 80℃의 온도, 더욱 바람직하게는 35 내지 50℃의 온도에서 유지한다.
공-압출 노즐에 공급되는 착향 오일의 양은 노즐에 공급되는 액체 추출물 및 오일의 배합물 중량을 기준으로, 바람직하게는 20 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%이다.
산물 입자는 실질적으로 구형이며, 바람직하게는 0.5 내지 5 mm의 입자 크기(직경)를 갖는다. 산물 입자의 벽 두께는 바람직하게는 입자 직경의 약 20 내지 80%이다. 산물 입자 중 착향 오일의 함량은 산물 입자의 중량을 기준으로, 바람직하게는 20 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%이다. 산물 입자의 수분 함량은 입자의 중량을 기준으로 일반적으로는 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량%이다. 입자의 총 함량은 바람직하게는 100% 커피 유래된다.
캡슐화된 산물 입자의 단면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 검사하면, 고체 벽이 다공질이며, 다공성은 채널링이 없는 독립 기포 유형이 거의 모두 및 캡슐화된 아로마의 신속한 손실을 허용하는 개방 세공 다공성임을 보여준다. 본 발명에 따라 50 내지 75% 고형물 함량을 갖는 커피 추출물로 캡슐화된 산물 입자를 SEM으로 검사하면, 산물 입자의 벽내 연속 기포 다공성 또는 채널링의 전체 세공 용적이 전체세공 용적의 약 25%를 초과하지 않음을 보여준다.
산물 입자 밀도는 바람직하게는 약 0.1 내지 0.8 g/cc, 더욱 바람직하게는 약 0.2 내지 0.4 g/cc이다. 본 발명의 구별되는 장점은, 비교적 낮은 산물 입자의 밀도가 입자를 뜨게 하고, 뜨거운 물의 표면에서 또는 표면 근처에서 남아있게 할 것이라는 것이다. 캡슐 쉘의 다공성은 분무 건조된 커피에 필적할만한 속도로 이의 용해를 촉진하며, 아로마는 물에 용해되기 때문에 아로마의 손실을 최소화할 것이고 컵 아로마의 버스트를 최대화할 뜨거운 물의 표면에서 또는 표면 근처에서 방출되는 경향이 있다.
본 발명에 사용된 커피 오일 또는 커피 아로마는, 각 명세서가 본원에 참조로 인용된, 상기 언급된 미국 특허에서 기술된 것과 같은 커피로부터 유래한 임의의 커피 오일 또는 아로마일 수 있다. 착향 커피 오일의 중량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%의 커피 오일을 사용하는 것이 바람직하다.
착향 산물 캡슐은 분무 건조 또는 동결건조 인스턴트 커피 제품과 같은 인스턴트 커피 제품에, 캡슐이 첨가되는 인스턴트 커피의 중량 기준으로, 바람직하게는 0.01 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%의 양으로 바람직하게 사용된다. 캡슐은 인스턴트 커피와 바람직하게 균질 블렌딩되며 이는 캡슐을 첨가하고자 하는 인스턴트 커피 제품의 표적 밀도를 근접하게 매칭하는 밀도를 갖는 캡슐의 생산을 위해 공정이 용이하게 제어될 수 있는 본 발명의 이점이다. 입자 분리를 최소화하기 위해, 치환 수준에 의해 주로 결정되는, 캡슐이 블렌딩되는 입상 인스턴트 커피 제품의 것에 비해 10 내지 350% 이하 상이한 것이 바람직하다.
본 발명은 하기 실시예에서 좀더 상세히 설명된다.
입자의 제조
실시예 1
저온 응축된 아로마 프로스트로부터 수득된 커피 아로마 20 중량%를 함유하는 탈수된 착향 커피 오일을 20 psi의 압력에서 이산화탄소의 주입에 의해 기화시킨다. 기화된 착향 커피 오일을 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 가용성 커피 고형물 함량이 65 중량%인 수성 커피 추출물을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 환상 개구는 1 mm보다 약간 더 큰 내경, 2 mm의 외경, 및 1/2 mm의 환상 폭을 갖는다. 추출물은 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력으로 펌핑된다. 기화된 착향 커피 오일을 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑한다. 공-압출물은 수성 커피 추출물에 캡슐화된 기화된 착향 커피 오일의 소적을 형성한다. 소적은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜을 함유하는 탱크에 낙하된다. 알콜의 스트림을 탱크로부터 칼슘 설페이트 건조탑을 통해 연속 펌핑시켜 물을 제거하고, 탈수된 알콜을 탱크로 재순환시킨다. 액체 커피 추출물 소적은 무수 알콜에서 탈수되어, 착향 커피 오일을 캡슐화하는 가용성 커피의 응고된 쉘을 갖는 가용성 커피 입자의 형성을 초래한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열하여 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 입자 섹션의 주사 전자현미경 검사는 응고된 쉘이 다수의 미세한 독립 기포(closed cell) 세공을 가짐을 보여준다. 쉘내 개방 다공성의 양은전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가되었다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 2-3
수성 추출물의 고형물 농도, 및 펌핑 압력과 유량이 표 1에 나타낸 것을 제외하고는 실시예 1을 실행한다.
| 실시예 | 추출물 | 기화 커피 오일 | |||
| 고형물 농도(중량%) | 펌핑 압력(psig) | 유량(ml/분) | 펌핑 압력(psig) | 유량(ml/mm) | |
| 2 | 60 | 30 | 20 | 40 | 80 |
| 3 | 70 | 40 | 40 | 30 | 10 |
입자 크기, 밀도와 다공성 결과를 표 2에 보고하였다.
| 실시예 | 입자 크기(mm) | 밀도(g/cc) | 연속 기포 다공성(전체 다공성의 %) |
| 2 | 1-2 | 0.25-0.25 | ＜10 |
| 3 | 1-4 | 0.15-0.25 | ＜25 |
아로마 평가
실시예 1 내지 3의 캡슐 입자를 용해시켜 생성된 아로마는 입자를 시판 분무 건조 인스턴트 커피인 맥스웰 하우스R커피의 신선한 부분과 블렌딩함으로써 평가된다. 블렌드는 블렌드의 중량을 기준으로 캡슐 입자 1 중량%를 함유한다. 커피 음료는 80℃의 물 100 ml를 함유하는 커피 잔에 블렌드 1 그램을 스푸닝함으로써 제조된다. 비교 음료도 동일한 방식으로 제조되며, 블렌드의 제조에 사용된 시판 인스턴트 커피의 동량을 사용한다. 20명의 관능검사 패널을 고용하여 아로마의 지각을 평가한다. 관능검사 패널은 커피 음료의 제조시 아로마 버스트의 지각 및 음료 제조 후 컵 위에서 아로마의 지각을 평가한다. 결과를 표 3에 나타내었다.
| 음료 | 아로마의 지각 | |
| 음료 제조시에서 | 컵 위에서 | |
| 시판 가용성 커피 | 없음 | 거의 없음 |
| 실시예 1의 캡슐로 | 상당 | 약간 |
| 실시예 2의 캡슐로 | 매우 상당 | 꽤 상당 |
| 실시예 3의 캡슐로 | 약간 | 약간 |
GC 카운트는 제조시간의 2분에 걸쳐서 분석된 전체 카운트이다. 제조 후의 컵을 방출된 아로마+공기가 분석을 위해 GC로 펌핑되는 밀폐 용기하에 둔다. 표 4로부터, 더 높은 아로마 용량으로 로딩된 캡슐이 더 높은 GC 카운트를 보이며 더 높은 아로마가 지각됨이 명백하다.
| 음료 | 음료 제조시에서 | |
| 관능평가-지각 | 화학-GC 카운트 | |
| 시판 가용성 커피 | 없음 | 235,350 |
| 실시예 1의 캡슐로 | 상당 | 2,539,430 |
| 실시예 2의 캡슐로 | 매우 상당 | 8,467,830 |
| 실시예 3의 캡슐로 | 약간 | 700,450 |
실시예 4-7
아로마 캐리어 오일 및 수용성 캡슐화제 물질의 유형은 정확하게 동일한 조건을 이용하여 변화시킬 수 있다. 표 5는 사용된 상이한 물질을 수록한다. 다양한 수용성 캡슐화제 물질의 65% 농도의 수용액이 코어 물질로서 상이한 캐리어 오일로 고정된 아로마와 공-압출된다.
| 실시예 | 아로마 | 오일 | 쉘 물질 |
| 4 | 커피 | 팜유 | 커피 |
| 5 | 커피 | 커피 오일 | 젤라틴 |
| 6 | 커피 | 커피 오일 | 사이클로덱스트린 |
| 7 | 커피 | 커피 오일 | 말토덱스트린 |
| 8 | 인공 커피 아로마(Givaudan*공급) 코드: 10283-73 | 커피 오일 | 커피 |
| 9 | 박하(Givaudan* 공급) 코드: 10732-76 | 팜유 | 젤라틴 |
| *Givaudan UK Ltd. 영국 밀턴 케인즈 엠케이10 0에이이 킹스턴 치펜햄 드라이브 소재 |
실시예 4
저온 응축된 아로마 프로스트로부터 수득된 커피 아로마 20 중량%를 함유하는 탈수된 착향 팜유를 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 기화시킨다. 기화된 착향 팜유를 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 65 중량%의 고형물 함량을 갖는 커피 추출물을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 커피 추출물 및 기화된 착향 팜유를 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 커피 추출물에 캡슐화된 기화된 착향 팜유의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가되었다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 5
저온 응축된 아로마 프로스트로부터 수득된 커피 아로마 20 중량%를 함유하는 탈수된 착향 커피 오일을 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 기화시킨다. 기화된 착향 커피 오일을 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 사이클로덱스트린 65% 농도의 수용액을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 사이클로덱스트린 수용액 및 기화된 착향 커피 오일을 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 수성 사이클로덱스트린에 캡슐화된 기화된 착향 커피 오일 또는 착향 오일의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가되었다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 6
저온 응축된 아로마 프로스트로부터 수득된 커피 아로마 20 중량%를 함유하는 탈수된 착향 커피 오일을 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 형성시킨다. 기화된 착향 커피 오일을 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 65% 농도를 갖는 젤라틴 수용액을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 수용액 및 기화된 착향 커피 오일을 20 ml/분의 유량 및30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 수성 젤라틴에 캡슐화된 기화된 착향 커피 오일 또는 착향 오일의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가되었다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 7
저온 응축된 아로마 프로스트로부터 수득된 커피 아로마 20 중량%를 함유하는 탈수된 착향 커피 오일을 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 기화시킨다. 기화된 착향 커피 오일을 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 65% 농도를 갖는 말토덱스트린 수용액을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 수용액 및 기화된 착향 커피 오일을 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 수성 말토덱스트린에 캡슐화된 기화된 착향 커피 오일 또는 착향 오일의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가되었다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 8
탈수된 커피 오일을 Givaudan(코드: 10283-73)에 의해 공급된 인공 커피 향으로 20 중량% 향을 첨가함으로써 착향시키고 컴비네이션을 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 기화시킨다. 기화된 착향 커피 오일을 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 65 중량%의 고형물 농도를 갖는 커피의 추출물을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 커피 추출물 및 기화된 착향 오일을 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 커피 추출물에 캡슐화된 기화된 착향 커피 오일의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다. 쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가된다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
실시예 9
Givaudan에 의해 공급된 박하향(코드: 10732-76)을 20 psi의 압력에서 이산화탄소 주입에 의해 기화되는 25 중량%로 팜유에 첨가한다. 기화된 착향 팜유를 스테인레스강 공-압출 노즐의 중앙 1 mm 개구를 통해 펌핑한다. 65% 농도를 갖는 젤라틴 수용액을 중앙 개구를 둘러싸고 있는 환상 개구를 통해 동시에 펌핑한다. 수용액 및 기화된 착향 팜유를 20 ml/분의 유량 및 30 psi의 압력에서 펌핑시킨다. 공-압출물은 3 중량% 이하의 함수량을 갖는 무수 알콜에서 건조되는 수성 젤라틴에 캡슐화된 기화된 착향 오일의 소적을 형성한다. 건조된 입자를 알콜로부터 분리시킨 다음 20 내지 50℃에서 부드럽게 가열시켜 입자로부터 알콜을 완전히 제거한다.쉘내 개방 다공성의 양은 전체 쉘 다공성을 기준으로 약 25% 미만인 것으로 평가된다. 입자의 크기는 1 내지 3 mm이다. 입자의 밀도는 0.15 내지 0.3 g/cc이다.
본 발명은 온수로 용해시킬 때 아로마의 버스트가 방출되도록 수용성 캡슐화제의 쉘 안에 함유된 착향 식물성 오일을 함유하는 착향 입자를 제공한다.
Claims (20)
- 다공질의 수용성 캡슐화제의 고형 쉘에 캡슐화된 착향 식물성 오일을 포함하고, 쉘의 다공성이 실질적인 독립 기포 다공성이며, 쉘의 연속 기포 다공성이 쉘의 전체 다공성을 기준으로 25% 이하인, 직경 0.5 내지 5 mm 및 밀도 0.1 내지 0.8 g/cc의 착향된 실질적인 구형 입자.
- 제 1 항에 있어서, 착향 식물성 오일이 입자의 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%의 양으로 존재하는 착향 입자.
- 제 1 항에 있어서, 입자의 함수량이 입자의 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량%인 착향 입자.
- 제 1 항에 있어서, 식물성 오일이 커피 오일, 잇꽃 오일, 팜유, 낙화생유, 대두유 및 옥수수유로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 착향 입자.
- 제 1 항에 있어서, 착향 식물성 오일이 착향 커피 오일의 중량을 기준으로 커피 아로마 0.1 내지 20 중량%를 함유하는 착향 커피 오일인 착향 입자.
- 제 5 항에 있어서, 수용성 캡슐화제가 인스턴트 커피 고형물, 인스턴트 차고형물, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 젤라틴, 펙틴, 구아 검 및 아라비아 고무로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 착향 입자.
- 제 6 항에 있어서, 수용성 캡슐화제가 인스턴트 커피 고형물인 착향 입자.
- 제 7 항에 있어서, 입자 밀도가 0.2 내지 0.4 g/cc이고 입자가 입자 직경의 20 내지 80%의 벽 두께를 갖는 착향 입자.
- 제 8 항의 착향 입자 0.01 내지 20%를 포함하는 분무 건조 또는 동결 건조 인스턴트 커피를 함유하는 인스턴트 커피 제품.
- 제 9 항에 있어서, 착향 입자 0.1 내지 1%를 포함하는 인스턴트 커피 제품.
- 기화된 착향 식물성 오일을 제공하고;수용액의 중량을 기준으로 50 내지 75 중량% 용해 고형물을 함유하는 수용성 캡슐화제의 수용액을 제공하며;제 1 분무 노즐 개구를 통해 기화된 착향 식물성 오일을 강제하고 이와 동시에 수용액을 제 1 분무 노즐을 둘러싸는 환상 분무 노즐 개구를 통해 수용액에 의해 캡슐화된 기화된 착향 식물성 오일의 공-압출 소적으로 강제한 다음;소적을 액체 건조제와 접촉시켜 착향 식물성 오일을 캡슐화하는 다공질 수용성 캡슐화제의 응고 쉘을 갖는 가용성 착향 입자를 형성하도록 수용액을 탈수시키는 단계를 포함하며, 응고 쉘의 다공성이 실질적인 독립 기포 다공성이며, 쉘의 연속 기포 다공성이 쉘의 전체 다공성의 25% 이하인 착향 입자의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서, 식물성 오일이 커피 오일, 잇꽃 오일, 팜유, 낙화생유, 대두유, 및 옥수수유로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 착향 식물성 오일이 착향 커피 오일의 중량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%의 양으로 커피 아로마를 함유하는 착향 커피 오일을 포함하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 착향 커피 오일이 입자의 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%의 양으로 존재하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 수용성 캡슐화제가 인스턴트 커피 고형물, 인스턴트 차 고형물, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 젤라틴, 펙틴, 구아 검 및 아라비아 고무로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 수용성 캡슐화제가 인스턴트 커피 고형물인 방법.
- 제 16 항에 있어서, 착향 커피 입자가 실질적으로 구형이고 0.5 내지 5 mm의 입자 크기를 갖는 방법.
- 제 17 항에 있어서, 착향 커피 입자가 0.1 내지 0.8 g/cc의 밀도를 갖는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 기화된 착향 식물성 오일이 불활성 가스를 식물성 오일을 발포시키기에 충분한 양으로 착향 식물성 오일에 주입함으로써 제조되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 건조제가 탈수 알콜인 방법.
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