KR20050047531A - 코팅된 대두 생산물 및 코팅 방법 - Google Patents

코팅된 대두 생산물 및 코팅 방법 Download PDF

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신 마크 달지엘
토마스 프라이드맨
조지 에이. 슈르
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 대두 생산물 또는 가루의 코팅 방법을 제공하는데, 상기 방법에서, 코팅된 대두 생산물의 수분 수준은 비코팅된 대두 생산물의 수분 수준과 실질적으로 동일하다. 또한, 본 발명의 방법을 사용하여 만든 코팅된 대두 생산물 또는 코팅된 가루를 제공한다.

Description

코팅된 대두 생산물 및 코팅 방법 {COATED SOY PRODUCT AND METHOD FOR COATING}
본 발명은 입자를 코팅, 특히 대두 생산물 또는 가루를 코팅하는 분야에 관한 것이다.
식품 산업에서 코팅 기술의 사용은 급속히 성장하고 있다. 순수한 물질 또는 혼합물의 다른 물질로의 코팅 또는 포획을 포함한다. 코팅된 또는 포획된 물질은 통상 액체이지만, 고체 또는 기체일 수 있다. 코팅된 식품의 수는 더욱 비용 효율적인 제조 기술 및 물질의 도입과 함께 상당히 증가했다. 그러나, 생산 비용을 감소시키고, 식품의 성분의 안정성, 분산성, 습윤성, 제어 방출, 및 운반과 관련된 처리 문제뿐만 아니라 식품 등급 물질의 수를 증가시킬 필요가 존재한다.
많은 이점이 코팅 기술에 의해 식품 산업에 제공된다. 예를 들어, 그와 같은 기술은 식품의 풍미, 방향, 안정성, 외관, 영양가 및 조직을 개선할 수 있다. 또한, 식품 성분을 더 쉽게 다루고, 더 쉽게 녹이고, 습기, 열 또는 기타 외부 조건으로부터 보호하고, 산화에 대한 안정성을 증가시킬 수 있다. 최초 식품과 적어도 같은 영양가 및 감각 품질을 보장하는 것이 중요하다. 또한, 식품 응용에서, 안정하고, 비독성이며 식용의 코팅 물질을 갖는 것이 중요하다.
특정 건강 문제를 목표로 하는 기능성 성분 및 제품은 어떤 비타민 및 미네랄에 의해 제공되는 불쾌한 냄새를 감소시키고, 영양소의 지속력 향상을 허용하고, 극심한 온도 및 습기에 대한 안정성을 향상시키고, 다른 성분과의 원하지 않는 화학적 상호작용을 감소시킬 수 있다. 색상 저하, 악취, 수분 흡수 및 효모 성장은 제어될 수 있다. 유동성은 향상될 수 있고 응집(crumping) 및 점결성(caking)은 감소될 수 있다. 빵 제품의 조직 및 외관은 코팅된 팽창제의 사용으로 향상될 수 있다. 기능성 스낵, 예컨대 대두계 식품은 또한 압출 동안의 풍미를 보호하고 분산성 또는 습윤성을 향상시키기 위해 코팅을 사용할 수 있다.
대두 식품을 빈번히 소비하는 사람들은 많은 유형의 암(유방암, 결장암, 폐암 및 전립선암 포함)의 비율이 낮다. 또한, 훨씬 낮은 비율의 심장 질환을 가지고 있다. 연구에 따르면, 대두 단백질의 규정식에의 첨가는 콜레스테롤 수지를 극적으로 낮출 수 있고, 심장 질환의 위험을 상당히 감소시킬 수 있다. 건강 규정식의 일부로서, 대두 식품은 또한 당뇨병 및 신장 질환의 억제에 도움이 될 수 있고, 골다공증의 위험을 감소시킬 수 있다.
그러나, 비용의 관심을 제기할지라도, 음식 응용에서 성분의 전달 및 보호를 향상시키기 위한 향상된 코팅 기술에 대한 필요가 있다.
미소캡슐화는 고체, 액체 또는 기체의 작은 입자(통상, 직경 1 ∼ 1000 마이크론)가 미소캡슐을 형성하기 위해 제2 물질 내에 포장되는 공정으로서 정의되었다(Sanguansri 등, Microencapsulation for Innovative Ingredients A Scoping Study: Opportunities for Research into the Microencapsulation of Food Ingredients, Food Science Australia, 2001년 5월).
문헌[Gibbs 등, International Journal of Food Sciences and Nutrition, 50:213-224(1999)]은 식품 산업에서 캡슐화의 재검토를 논의했다.
WO 93/07761(1993년 4월 29일 공개)은 재수화될 때 지방 대용품으로서 사용될 수 있는 건조된 미립자화 단백질 식품을 기재하고 있다.
WO 94/08468(1994년 4월 28일 공개)는 식용 지방산을 갖는 글리세롤 또는 폴리글리세롤 부분 에스테르인, 휘핑(whipping) 또는 공기공급 에멀젼화제와 같은, 지질 본성의 유기 에스테르로부터 선택된 식품 향상 표면 활성 물질을 함유하는 자유롭게 흐르는 분무건조된 분말 식품을 기재하고 있다.
작은 고체 입자, 예컨대 분말성 또는 과립성 물질을 코팅하기 위한 장치 및 방법은 WO 97/07879(1997년, 3월 6일 공개, E.I. du Pont de Nemours and Co.에 양도됨)에 기재되어 있다. 이 방법은 코팅 물질을 포함하는 액체 조성물(여기서, 액체 조성물은 용액, 슬러리 또는 용융물임)을 유동 제한기로 계량하고, 유동 제한기의 출구에서 난류 구역을 만들기 위해 액체 조성물의 계량과 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여, 액체 조성물을 분무함을 포함한다. 기체 흐름은 유동 제한기를 통해 주입하기 전에 가열된다. 고체 입자는 액체 조성물의 계량 및 가열된 기체의 주입과 동시에 난류 구역에 첨가되어 고체 입자를 분무된 액체 조성물과 혼합한다. 난류 구역에서의 혼합으로, 고체 입자는 코팅 물질로 코팅된다.
WO 97/07676(E.I. du Pont de Nemours and Co.)은 농작물 보호 고체 입자를 코팅하는 방법에서 장치의 사용과 함께 WO 97/07879의 장치를 개시하고 있다. 코팅물은 수불용성이고, 코팅 두께는 두께보다 중량% 로 나타낸다.
미국 특허 No. 6,015,773(Wysong 등, 2000년 1월 18일)은 범위 0.5 - 50 ㎛의 직경을 갖는 수불용성 코팅 물질로 코팅된 단일핵형성 농작물 보호 고체 입자를 포함하는 농작물 보호 조성물을 개시하고 있다. 이 조성물은 코팅된 입자의 실질적 비응집으로 귀결되는 방법에 의해 만들어진다.
출원번호 10/174,687(2002년 6월 19일 출원) 및 변리사 명부 번호 BB-1879 US를 갖는 출원인의 양수인의 함께 계류중인 출원은 범위 0.5mm - 20.0mm의 최대 직경을 갖는 식품 입자를 액체 코팅 물질로 건조 코팅하는 방법을 개시하고 있다. 코팅된 식품 입자는 코팅되지 않은 식품 입자의 습기 수준과 실질적으로 동일한 습기 수준을 갖는다. 또한, 크기 범위 5 ㎛ - 5mm를 갖는 냉동된 액체 입자를 액체 코팅 물질로 캡슐화하는 방법을 개시하고 있다.
변리사 명부 번호 CL2101, CL2148, CL2150, CL2178 및 PTI sp1255를 갖는 가출원과 동시된 출원된 함께 출원인의 양수인의 함께 계류중인 출원은 본 출원과 관련된 요지를 개시하고 있고, 참고로 본 명세서에 구체적으로 포함되어 있다.
미국 특허 No. 3,241,520 및 3,253,944은 입자 코팅 방법을 개시하고 있는데, 여기서, 비교적 큰 펠렛, 과립 및 입자는, 액체 형태의 코팅 물질이 입자와 혼합하는 동안에, 공기의 흐름에서 현탁된다.
미국 특허 No. 6,224,939 B1(Cherukuri 등, 2002년 5월 1일)은 공급물의 캡슐화를 위한 방법 및 장치를 기재하고 있는데, 여기서, 고체 매트릭스 첨가제는 흐름이 자유로운 조건에서 분무주입된다.
문헌[Shahidi 등, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 33(6):501-547(1993)]은 식품 성분의 미소캡슐화 기술의 재검토를 소개한다.
발명의 요약
본 발명은
(a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계;
(b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름(stream)을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅물의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
(c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 대두 생산물을 첨가하고, 여기서, 대두 생산물은 분무된 액체 코팅 물질과 혼합되어 코팅된 대두 생산물을 제공하는 단계를 포함하는, 대두 생산물의 코팅 방법을 포함한다.
제2 실시양태에서, 본 발명은 단계 (a) - (c)를 1회 이상 반복함을 포함하는데, 여기서, 액체 코팅 물질은 동일하거나 상이하다.
이 방법은 어떤 대두 생산물, 예컨대 대두 단백질 분획물, 대두 농축액, 대두박(soy meal) 대두 배엽 섬유, 탈피 대두, 대두 배축(胚軸), 대두 그리츠(grits), 대두 칩(chip), 대두 가루, 대두 조직 단백질, 및 대두 플레이크로 실행될 수 있다.
다른 양상에서, 액체 코팅 물질은 감미료, 식품 풍미제 또는 증진제, 식품 착색제, 식품 방향제, 점결방지제, 습윤제, 항미생물제, 산화방지제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄, 영양 보충제, 에멀젼화제 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅된 대두 생산물, 식품 응용에서의 그와 같은 코팅된 대두 생산물의 용도, 및 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅된 대두 생산물을 포함하는 식품, 영양 보충물, 음료, 유아식, 애완동물 식품 및 동물 사료를 포함한다.
제3 실시양태에서, 본 발명은
(a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계;
(b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅 물질의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
(c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 가루를 첨가하고, 여기서, 가루는 분무된 액체 코팅 물질과 혼합되어 코팅된 가루를 제공하는 단계를 포함하는, 가루 코팅 방법을 포함한다.
또 다른 양상에서, 가루는 대두 가루, 밀가루, 귀리 가루, 호밀 가루, 보리 가루, 쌀 가루, 기장 가루 및 옥수수 가루로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 양상에서, 액체 코팅 물질은 감미료, 식품 풍미제 또는 증진제, 식품 착색제, 식품 방향제, 점결방지제, 습윤제, 항미생물제, 산화방지제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄, 영양 보충제, 에멀젼화제 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 단계 (a) - (c)를 적어도 1회 이상 반복함을 추가로 포함하는데, 여기서, 액체 코팅 물질은 동일하거나 상이하다.
또한, 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅 가루, 및 본 발명의 방법으로 만들어진 그와 같은 코팅 가루를 포함하는 임의의 식품, 베이킹 제품, 스낵 식품이 중요하다.
도 1은 대두 단백질 가공을 묘사한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일부의 모식도이다.
도 3은 도 2에 나타나 있는 장치의 일부의 변시전환된 확장 단면도이다.
도 4는 도 2 및 3에 나타나 있는 장치의 대체 배치를 묘사한다.
여기에 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 공보는 그의 전체가 참고로 포함된다.
본 명세서에서, 수많은 용어를 이용한다.
본원에 사용된 용어 "대두 생산물"은 콩의 가공으로부터 유래한 어떤 생산물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "가루"는 미세하게 분쇄된 가루를 의미하고, 식품 가루 및 비식품 가루 모두를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "코팅"은 1종 이상의 액체 코팅 물질의 입자 또는 입자들 상의 및/또는 그들 내로의 부착, 흡착, 적재 및/또는 혼입을 의미한다. 코팅은 임의 두께일 수 있고; 균일할 필요가 있는 것도 아니고, 전체 표면이 코팅될 필요도 없다. 본원에 사용된 용어 "건조 코팅"은 코팅될 입자가 건조 형태로 코팅되는 코팅 공정을 의미하는데, 상기 공정은 코팅 전에 연속 액상에서 입자를 분산시킬 필요는 없고, 공정의 마무리에서, 입자는 비코팅 형태에 비해서 습기 수준에서 실질적인 증가를 갖지 않는다. 용어 "코팅" 및 "건조 코팅"은 본원에서는 서로 교환하여 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 코팅은 코팅된 입자가 코팅을 통해 휘발성 물질의 산화 또는 확산으로부터 보호되었음을 반드시 의미하지는 않는다.
본원에 사용된 용어 "습기 수준"은 코팅 전 또는 후에 식품 입자에 존재하는 습기, 예를 들어 물 또는 용매의 양을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "산화"는 원소 중의 원자가 전자를 잃음으로써 더욱 양성이 되는 과정을 의미한다. 따라서, 원소의 원자가의 증가의 결과, 지용성 비타민은 파괴되고, 천연 색상은 손실되고, 방향 및 풍미는 감소 또는 변화되며, 독성 대사물이 만들어진다.
본원에 사용된 용어 "크기"는 코팅될 입자의 가장 긴 직경 또는 가장 긴 축을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "휘발성물질"은 비교적 저온에서 쉽게 휘발할 수 있는, 즉 급속히 증발하는 화합물 또는 물질을 의미한다. "휘발성물질"은 예를 들어 식품 내의 방향성 휘발성물질, 식품 내로 확산될 수 있고 "저질의" 맛 또는 냄새를 일으킬 수 있는 환경에서의 휘발성물질, 및 기체 형태에서의 수분을 의미한다.
본 발명은
(a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계;
(b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅 물질의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
(c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 가루를 첨가하고, 여기서, 가루는 난류 구역에서 분무된 액체 코팅 물질과 혼합되어 코팅된 대두 생산물을 제공하는 단계를 포함하는, 대두 생산물을 코팅하는 방법을 포함한다.
따라서, 코팅될 입자가 적절한 코팅을 얻기 위해 처리 용기에서 장기의 체류 시간을 보장하기 위해 베드 내에 배치식 연속 코팅을 경험하는 유동층 장치와는 달리, 본 발명의 방법은 그와 같은 배치식 연속 코팅의 필요없이 실행된다. 실제로, 본 발명의 방법은 코팅이 일어나는 구역에서 아주 짧은 체류 시간을 갖는 실질적으로 "원패스(one pass)" 공정으로 간주될 수 있다.
다른 양상에서, 상기에 기재된 방법은 단계 (a) - (c)를 1회 이상 반복함을 추가로 포함하는데, 여기서 액체 코팅 물질은 동일하거나 상이하다.
따라서, 코팅된 대두 생산물은 분산성, 습윤성, 산화 안정성을 향상시키고 저장성을 증가시키기 위해 액체 코팅 물질들의 배합물로 코팅될 수 있다. 또한, 풍미, 색상, 방향 등의 독특한 배합물은 입자 상에 코팅될 수 있다. 이렇게 응용된 다중 코팅은 원하는 색상, 풍미 및 신선함 양상을 갖는, 독특하게 잘 맞춘 코팅된 대두 생산물이 될 수 있고; 각 코팅은 최초의 모습 및 기능을 유지하는 능력을 가지며, 입자에 응용되는 차후의 층의 최소 "혼합"이 있다.
또한, 그와 같은 대두 생산물은, 청구된 방법이 코팅 물질의 특히 제어된 두께를 갖는 대두 생산물을 산출할 수 있는 동일한 액체 코팅 물질로 여러 번 추가로 코팅될 수 있다. 동일한 액체 코팅 물질로 여러 번 코팅되는 그와 같은 대두 생산물은 연속 공정으로 코팅될 수 있다. 또한, 연속 공정으로 제1 장치의 산출물을 제2 장치의 공급물에 전달하여, 다중 코팅을 입자에 제공할 수 있다.
본 방법은 몇 개의 이점이 있다. 본 발명의 방법은 통상 분무 건조 기술에 의존하는, 현재 수행된 코팅 방법보다 비용적인 측면에서 더욱 효율적이라고 믿는다. 또한, 하나의 특히 중요한 양상에서, 본 방법은 연속 공정으로서 조작되는 유연성을 갖는다. 또한, 전체 입자 품질이 향상된 것처럼 보이는 것은 건조 코팅 공정이기 때문이고, 여기서, 액체 코팅 및 건조 단계는 본 발명의 장치를 통한 대두 생산물의 동일한 통과 동안에 일어난다. 또한, 대두 생산물의 전체 입자 품질은, 본 방법으로 코팅된 입자가 공정의 처음부터 끝까지 형태, 구조적인 보전 및 입자 크기를 유지하는 것으로 관찰된다는 측면에서 향상된다. 그리고, 중요하게는, 코팅된 입자의 개시 습기 수준은 공정 동안에 실질적으로 변하지 않는다. 환언하면, 코팅된 대두 생산물의 습기 수준은 비코팅 대부 제품의 습기 수준과 실질적으로 동일한 것이다. 공정은 습기를 잃지 않고 너무 건조해 보이지 않고, 또는 추가적인 습기를 취하고 축축해지고, 흠뻑 젖으며 또는 응집되는 최종 코팅된 대두 생산물을 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 장치 및 방법의 조작의 고유의 유연성으로 인해, 주의 깊게 제어되고 독특한 특성을 갖는 양질의 코팅된 대두 생산물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 코팅 액체의 농도값, 고체 입자 공급물 및 액체 코팅 공급물의 유속, 액체 공급물 대 고체 공급물의 비, 및 기체 흐름의 온도 및 속도 모두는 특히 바람직한 특성을 갖는 그와 같은 코팅된 대두 생산물 입자를 산출하기 위해 쉽게 변할 수 있다.
코팅된 대두 생산물의 크기는 20.0mm를 초과하지 않아야 한다. 크기의 하한은 코팅될 대두 생산물, 생산물의 목적 용도, 저장 조건, 액체 코팅 물질의 유형 등에 좌우될 것이다.
적합한 액체 코팅 물질은 어떤 식품 응용, 예컨대 어떤 식품, 영양 보충물, 음료, 유아식 등에 사용될 수 있는 것일 것이다. 인간 소비를 목적으로 하는 응용은 안정한 것으로 통상 인정된("GRAS") 물질을 통상 이용해야 한다. 목적하는 응용이 애완동물 식품 또는 동물 사료에 혼입되기 위한 것이라면, 그때에는, 다른 액체 코팅 물질이 적합할 수 있다.
예를 들어, GRAS로서 인정된 일부 물질은 하기를 포함하지만 그에 한정되는 것은 아니다: 폴리사카라이드/히드로콜로이드, 예컨대 전분, 우뭇가사리/아가로스, 펙틴/폴리펙테이트, 카라기닌 및 기타 검; 단백질, 예컨대 젤라틴, 카제인, 제인(zein), 대두 및 알부민; 지방 및 지방산, 예컨대 모노-, 디-, 및 트리글리세리드, 라우르산, 카프르산, 팔미트산 및 스테아르산 및 그의 염; 셀룰로스 유래체; 친수성 및 친지성 왁스, 예컨대 셸락(shellac), 폴리에틸렌 글리콜, 카르나우바 왁스 또는 밀랍; 당 유래체 등.
그와 같은 액체 코팅 물질의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 감미료, 식품 풍미제 또는 증진제, 식품 착색제, 식품 방향제, 점결방지제, 습윤제, 항미생물제, 산화방지제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄, 영양 보충제, 에멀젼화제 또는 이의 혼합물.
감미료의 예는 하기를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다: 당 치환체, 예컨대 사카린, 시클라메이트, 모넬린, 타우마틴, 쿠르큐린, 미라큐린, 스테비오사이드, 필로둘신, 글리시리진, 니트로아닐린, 디히드로칼콘, 둘신, 수오산, 구아니딘, 옥심, 옥사티아지논 디옥시드, 아스파르탐, 알리탐 등. 또한, 모노사카라이드 및 올리고사카라이드를 언급할 수 있다. 모노사카라이드의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 갈락토스, 프룩토스, 글루코스, 소르보스, 아가토스, 타가토스 및 크실로스. 올리고사카라이드로서, 수크로스, 락토스, 락툴로스, 말토스, 이소말토스, 말툴로스, 사카로스 및 트레할로스. 사용될 수 있는 기타 감미료는 고과당 옥수수 시럽 또는 당 알콜을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
식품 풍미제 또는 증진제의 예는 모노소듐 글루타메이트, 말톨, 5'-모노뉴클레오티드, 예컨대 이노신 등을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
식품 착색제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 타르트라진, 리보플라빈, 쿠르쿠민, 제아크산틴, β-카로텐, 빅신, 리코펜, 칸탁산틴, 아스탁산틴, β-아포-8'-카로테날, 카르모이신, 아마란스, 폰슈(Ponceau) 4R(E124), 카르민(Carmine)(E120), 안토시아니딘, 에리트로신, 레드(Red) 2G, 인디고 카르민(Indigo Carmine)(El32), 파텐트 블루(Patent Blue) V(El31), 브릴리언트 블루(Brilliant blue), 클로로필, 클로로필린 구리 착체, 그린(Green) S(E142), 블랙(Black) BN(El5l) 등.
식품 방향제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 카르보닐 화합물, 피라논, 푸라논, 티올, 티오에테르, 디- 및 트리술파이드, 티오펜, 티아졸, 피롤, 피리딘, 피라진, 페놀, 알콜, 탄화수소, 에스테르, 락톤, 테르펜, 휘발성 황 화합물 등.
점결방지제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 소듐, 칼륨, 칼슘 헥사시아노페레이트(II), 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 트리칼슘 포스페이트, 마그네슘 카보네이트 등.
습윤제의 예는 1,2-프로판디올, 글리세롤, 만니톨, 소르비톨 등을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
항미생물제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 벤조산, PHB 에스테르, 솔르빈산, 프로피온산, 아세트산, 소듐 술파이트 및 소듐 메타비술파이트, 디에틸 파이로카보네이트, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 니트라이트, 니트레이트, 항생제, 비페닐, o-페닐페놀, 티아벤다졸 등.
산화방지제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 토코페롤, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸(BHT), tert-부틸 히드록시아니솔(BHA), 프로필갈레이트, 옥틸갈레이트, 도데실갈레이트, 에톡시퀸, 아스코르빌 팔미테이트, 아스코르빈산 등.
표면 개질제의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 모노디아글리세리드 및 유래체, 당 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르, 스테아릴-2-락틸레이트 등.
영양 보충제의 예는 하기로 이루어진 비타민 군을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 레티놀(비타민 A), 칼시페롤(비타민 D), 토코페롤(비타민 E), 피토메나디온(비타민 Kl)로 이루어진 지용성 비타민, 티아민(비타민 B1), 리보플라빈(비타민 B2), 피리독신(비타민 B6), 니코틴아미드(니아신), 판토텐산, 비오틴, 엽산, 시아노코발라민(비타민 B12), 아스코르빈산(비타민 C), 다가불포화 지방산(PUFA)으로 이루어진 수용성 비타민 등.
액체 코팅 물질에 사용될 수 있는 기타 탄수화물은 하기를 포함한다: 폴리사카라이드, 예컨대 우뭇가사리, 알기네이트, 카라기닌, 푸르셀라란, 아라비아검, 가티검, 트라가칸스검, 카라야검, 구아란검, 로커스트빈검, 타마린드 가루, 아라비노갈락탐, 펙틴, 전분, 변성 전분, 덱스트린, 셀룰로스, 셀룰로스 유래체, 의사섬유소, 크산탄검, 스클레로글루칸, 덱스트란, 폴리비닐 피롤리돈 등.
지질의 예는 하기를 포함한지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 포화 및 불포화 지방산, 모노- 및 디아실글리세롤 트리아실글리세롤, 인지질, 당지질, 포스파티딜 유래체, 글리세롤당지질, 스핑고지질, 지질단백질, 디올 지질, 왁스, 큐틴 등.
미네랄의 예는 하기를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다: 소듐, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 염화물, 포스페이트, 철, 구리, 아연, 망간, 코발트, 바나듐, 크롬, 셀레늄, 몰리브덴, 니텔, 붕소, 실리카, 규소, 불소, 요오드, 비소 등의 염.
본 발명의 방법은 대두의 가공으로부터 유래된 어떤 대두 생산물으로 실행될 수 있다. 대두 생성물은 대두 단백질 제품을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다. 대두 단백질 제품의 3개의 주된 그룹이 있다. 이들 그룹은 단백질 함량을 기준으로 하고, 40% - 90%의 범위이다. 모든 3개의 기초 대두 단백질 제품 그룹(전지방 가루는 제외)은 탈지 플레이크로부터 유래된다. 이들은 대두 가루 및 그리츠, 대두 단백질 농축액 및 대두 단백질 분리액이다. 콩의 가공으로부터 유래된 기타 대두 생산물은 대두 섬유, 특히 대두 내쪽 섬유를 포함한다.
개시 물질로서 전체 콩을 이용하는 전통 동양의 공정을 기초로 한 특별한 생산물도 있다.
예를 들어, 대두 생산물은 대두 단백질 분리액, 대두 농축액, 대두박, 대두 내쪽 섬유, 탈피 콩, 대두 배축, 대두 그리츠, 대두 칩, 대두 가루, 대두 조직 단백질, 및 대두 플레이크 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 추가적인 예는 표 1에 제공되어 있다.
"가공"은 표 1에 열거되어 있는 제품을 얻기 위해 사용된 어떤 물리적 및 화학적 방법을 의미하고, 가열 컨디셔닝, 플레이킹(flaking) 및 분쇄, 압출, 용매 압출, 또는 전체 또는 부분 종자의 수성 소킹(soaking) 및 추출을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다. 또한, "가공"은 전체 또는 부분 종자로부터 대두 단백질을 농축 및 분리하기 위해 사용된 방법, 및 발효된 대두 식품을 제조할 때의 각종 전통 동양 방법을 포함한다. Trading Standards and Specifications는 많은 이들 제품을 위해 설립되었다(참조, National Oilseed Processors Association Yearbook and Trading Rules 1991-1992). "고단백질" 또는 "저단백질"로 불리는 제품은 이들 Standard Specifications에 기재된 바와 같은 것이다. "NSI"는 질소 용해도(American Oil Chemists' Society Method Ac4 41에 의해 정의됨)를 의미한다. "KOH 질소 용해도"는 대두박 품질의 지표이고, Araba 및 Dale [Poult. Sci. 69:76-83(1990)]에 의해 기재된 조건 하에서 0.036M KOH에서 용해되는 질소의 양을 의미한다. "화이트(white)" 플레이크는 탈지되고 약85 - 90의 NSI를 갖기 위해 제어된 습열로 처리된 얇은 조각의 탈피 자엽을 의미한다. 이 용어는 또한 No. 100 U.S. 표준 스크린 크기를 통과하기 위해 분쇄된 유사한 NSI를 갖는 가루를 의미할 수 있다. "쿡드(cooked)"은 대두 단백질 제품, 통상 가루(NSI: 약20 - 60)를 의미한다. "토우스티드(Toasted)"는 대두 단백질 제품, 통상 가루(NSI: 20미만)을 의미한다. 그리츠(grits)는 탈지방의 탈피 자엽(U.S. 표준 스크린 크기: No. 10 - 80)을 의미한다. "대두 단백질 농축물"은 3개의 기초 공정으로 탈피의, 탈지방 콩으로부터 생성된 제품을 의미한다: 산침출(약 pH 4.5 에서), 알콜에 의한 추출(약55 - 80%), 및 물에 의한 추출 전에 습열에 의한 단백질의 변성. 대두 단백질 농축물을 제조하기 위해 통상 사용된 조건은 Pass[(1975) U.S. 특허 No. 3,897,574; Campbell 등,(1985) New Protein Foods(Altschul 및 Wilcke 편집), Academic Press, 제5권, 제10장, Seed Storage Proteins, pp 302-338]에 의해 기재되어 있었다. "압출"은 물질(그리츠, 가루 또는 농축물)이 물질의 조직을 변성시키는 수단으로서 높은 압력 및 온도를 사용하는 재킷이 있는 탈기장치(auger)를 통과하는 공정을 의미한다. "텍스쳐링(texturing)" 및 "스트럭쳐링(structuring)"은 물질의 물리적 특성을 변화시키기 위해 사용된 압출 공정을 의미한다. 이들 공정의 특성(열가소성 압출 포함)은 이전에 기재되어 있었다[Atkinson(1970) U.S. 특허 No. 3,488,770, Horan(1985) In New Protein Foods (Altschul 및 Wilcke 편집), Academic Press, 제1A권, 제8장, pp 367-414]. 더욱이, 대두 단백질 제품을 포함하는 복합 식료품 혼합물의 압출 가공 동안에 사용된 조건은 이전에 기재되었다[Rokey (1983) Feed Manufacturing Technology III, 222-237; McCulloch, U.S. 특허 No. 4,454,804].
대두 가공은 도 1에 그려져 있다.
여기에 사용된 "대두 내쪽 섬유 물질"은 대두 단백질의 조합된 7S 및 11S 분획의 등전점 초과 또는 미만의 pH (통상, 6.0초과 또는 3.0이하의 pH, 여기서, 대두 단백질의 7S 분획의 등전점은 4.5 이고, 대두 단백질의 11S 분획의 등전점은 5.3임)를 실질적으로 갖는 수용액에 불용성인 탈피, 탈지방 및 탈세균 콩의 분획으로서 정의된다. 여기에 사용된 대두 내쪽 섬유 물질은 순수한 대두 폴리사카라이드 섬유-용해성 및 불용성 모두의 섬유 분획-를 포함하지만, 또한 대두 단백질 및 기타 소량 성분, 예컨대 애쉬(ash) 및 지방과 배합하여 대두 폴리사카라이드 섬유를 함유하는 조성물을 포함한다. 예를 들어, Fibrim 1450 (DuPont Protein Technologies Inc.로부터 이용할 수 있는 시판되는 대두 내쪽 섬유 물질)은 중량으로 80.6% 식이 섬유(자체); 12.2% 단백질(N × 6.25%, 자체); 3.6% 애쉬, 0.9% 지방(산 가수분해); 및 기타 소량 성분을 함유한다. 여기세 사용된 "대두 내쪽 섬유 물질"은 대두 외피 섬유를 포함하지 않는다.
본 발명에서 유용한 대두 내쪽 섬유 물질은 시판되고 있는 대두 가루, 대두 그리츠, 대두박, 또는 대두 플레이크로부터 생산될 수 있다. 대두 가루, 대두 그리츠, 대두박, 또는 대두 플레이크(들)은 내쪽 섬유로부터 단백질 및 수용성 탄수화물을 추출하기 위해 대두 단백질(pH 4.5)의 등전점 초과 또는 미만의 pH를 실질적으로 갖는 수용액으로 추출된다. 바람직하게는, 수성 추출제는 pH 6.0 초과 또는 pH 3.0의 pH를 갖는다. 가장 바람직하게는, 수성 추출제는 8.0 - 10.0의 pH를 갖는 알칼리성 수용액, 바람직하게는 수산화나트륨 수용액이다. 대안적으로, 바람직한 수성 추출제는 1.0 - 3.0의 pH를 갖는 산성 용액, 바람직하게는 염산 용액이다.
단백질 및 수용성 탄수화물을 내쪽 섬유 물질로부터 추출한 후에, 단백질 및 탄수화물을 함유하는 액체 추출물은 섬유 물질로부터 분리된다. 추출물은 원심분리 및 여과와 같은 종래의 분리 기술에 따라 섬유 물질로부터 분리될 수 있다.
본 발명에서 유용한 대두 내쪽 섬유 물질은 시판되고 있다. 예를 들어, FIBRIM 1260 및 FIBRIM 1450 (DuPont Protein Technologies 로부터 이용할 수 있음)은 본 발명에서 유용한 대두 내쪽 섬유 물질이다.
본 발명의 방법에 따라 만들어진 코팅된 대두 생산물은 다양한 식품 및 음료 응용물에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 수육, 예컨대 잘게 간 고기, 에멀젼화 고기, 매리네이드에 담근(marinated) 고기, 및 본 발명의 코팅된 대두 생산물이 주입된 고기; 영양 보충물; 음료, 예컨대 영양 음료, 스포츠 음료, 단백질 강화 음료, 주스, 우유, 우유 대용물, 및 감량 음료; 치즈, 예컨대 경질 및 연질 치즈, 크림 치즈, 및 카테지 치즈; 냉동 디저트, 예컨대 아이스크림, 아이스 밀크, 저지방 냉동 디저트, 및 비낙농 냉동 디저트; 요구르트; 수프; 푸딩; 빵제품; 및 샐러드 드레싱; 및 딥(dip) 및 스프레드(spread), 예컨대 마요네즈; 및 칩딥(chip dip); 및 푸드바(food bar)를 언급할 수 있다.
또한, 곡물 식품, 스낵 식품, 구운 상품, 프라이드 식품, 건강 식품, 유아식, 음료, 영양 보충물, 낙농 제품, 애완동물 식품, 또는 동물 사료를 언급할 수 있다.
곡물 식품은 전분곡물의 가공으로부터 유래된 식품이다. 전분곡물은 식용 곡물(종자)를 산출하는 풀 종류로부터의 어떤 식물을 포함한다. 가장 대중적인 곡물은 보리, 옥수수, 기장, 귀리, 퀴노아(quinoa), 쌀, 호밀, 사탕수수, 라이밀, 밀 및 야생쌀이다. 곡물 식품의 예는 전곡류, 압착 곡물, 그리츠, 밀가루, 왕겨, 종자, 아침식사 곡물, 압출 식품, 파스타 등을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
구운 상품은 상기에서 언급한 곡물 식품 중 어떤 것을 포함하고, 베이킹(baking)(즉, 가열하여 건조 또는 경화시킴)에 필적하는 방식으로 구워지거나 가공되었다. 구운 상품의 예는 빵가루, 구운 스낵, 미니 비스킷, 미니 크랙커, 미니 쿠키, 및 미니 프레첼(pretzel)을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
스낵 식품은 상기 또는 하기에 기재된 식품 중 어떤 것을 포함한다.
프라이드 식품은 튀긴 상기 또는 하기에 기재된 식품 중 어떤 것을 포함한다.
건강 식품은 건강에 도움이 되는 어떤 식품이다. 많은 유지종자(oilseed) 유래 식품은 건강 식품으로서 간주될 수 있다. 콩, 아마 종자, 참께 종자, 호박 종자, 해바라기 종자, 또는 이들 종자로부터 가공되거나 음식에 혼입된 식품을 언급할 수 있다. 예를 들어, 대두 너깃(nugget) 및 대두 견과류를 언급할 수 있다. 유지종자 유래 식품에 추가하여, 과일 유래 식품, 예컨대 푸르트 비트(fruit bit), 드라이드 베리(dried berry) 등을 언급할 수 있다.
음료은 마실 수 있는 어떤 액체이다. 예를 들어, 비탄산 음료; 탄산 음료; 과일 쥬스, 신선한 음료, 냉동 음료, 캔 음료 또는 농축액; 보통물 또는 발포성 물; 플레이버드(flavored) 또는 플레인(plain) 우유 음료 등을 언급할 수 있다. 성인 및 유아 영양식은 선행기술에 공지되어 있고, 시판되고 있다(예를 들어, Similac, Ensure, Jevity, 및 Alimentum (Ross Products Division, Abbott Laboratories).
유아식은 유아 및 어린이에게 공급되는 액체 또는 재조합 분말이다. 그들은 모유 대용물이다. 유아식이 유아의 규정식에 특별한 역할을 하는 것은 종종 유아를 위한 영양소의 유일한 공급원이기 때문이다. 모유가 여전히 유아를 위한 최상의 영양공급물일지라도, 유아식은 유아를 생존하게 할뿐만 아니라 성장시키는 충분히 밀접한 보조물이다. 유아식은 더욱 더 모유와 가까와지고 있다.
낙농 제품은 우유로부터 유래된 제품이다. 이들 제품은 전유(whole milk), 탈지유, 발효유 제품, 예컨대 요구르트 또는 신맛 우유, 크림, 버터, 연유(condensed milk), 탈수 우유, 커피 크리머, 아이스크림, 치즈, 유장 제품, 락토스 등을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
애완동물 식품은 개, 고양이, 새, 파충류, 어류, 설치류 등과 같은 애완동물에게 먹이기 위한 식품이다. 이들 식품은 상기의 곡물 및 건강 식품, 및 고기, 및 고기 부산물, 풀 및 건초 식품[이는 자주개자리, 티모시(timothy), 귀리 또는 브롬그래스(brome grass)를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아님]을 포함한다.
동물 사료는 칠면조, 닭, 축우, 돼지 등과 같은 동물에 먹이기 위한 식품이다. 상기 애완동물 식품와 같이, 이들 식품은 상기에 열거되어 있는 바와 같은 곡물 및 건강 식품, 고기 및 고기 부산물, 및 풀 및 건초 식품을 포함할 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅된 대두 생산물, 및 식품 성분, 영양 보충물 성분, 음료 성분, 유아식 성분, 애완동물 식품 성분 또는 동물 사료 성분으로서 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅된 대두 생산물의 용도를 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은
(a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계,
(b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅 물질의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
(c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 가루를 첨가하고, 여기서, 가루는 분무된 액체 코팅 물질과 난류 구역에서 혼합되어 코팅된 가루를 제공하는 단계를 포함하는, 가루를 코팅하는 방법을 포함한다.
본 발명의 방법은 식품 가루 또는 비식품 가루인 어떤 가루로 실행될 수 있다. 대부분의 가루는 통상 10 마이크론 - 1,000 마이크론 범위의 입자 크기를 갖는다. 대부분 식품 가루는 곡물로부터 얻는다. 곡물은 2개의 주요 히드로콜로이드 군, 즉 전분 및 미세결정 셀룰로스의 공급원이다. (히드로콜로이드는 폴리사카라이드, 즉 당 단위를 반복하는 탄수화물 고분자이다). 미세결정 셀룰로스는 비섬유 형태의 셀룰로스이다. 이 셀룰로스는 물에 분산하지만 용해되지는 않는다. 대부분, 순전한 비변성 형태의 미세결정 셀룰로스는 비영양 충전제, 바인더(binder) 및 흐름 보조제로서 사용된다.
본 발명의 방법으로 코팅될 수 있는 가루의 예는 대두 가루, 밀가루, 귀리 가루, 호밀 가루, 보리 가루, 쌀 가루, 기장 가루, 옥수수 가루, 용해성 또는 불용성 식이 섬유를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다. 용해성 섬유의 일반적인 공급원: 보리, 귀리, 사과, 콩, 감귤 과일, 다양한 야채, 완두콩, 질경이 종자, 호박 등. 불용성 섬유의 일반적인 공급원은 옥수수, 아마씨, 통밀 및 전곡류 제품이다. 정제된 곡물은 섬유를 제거한 것이다. 백색 가루는 정제 동안에 섬유를 제거한 통밀가루이다.
상기에 기재된 액체 코팅 물질의 어떤 것은 더욱이 가루의 코팅에 적합하다.
또한, 본 발명이 공정은 단계 (a)-(c)를 1회 이상 반복함을 추가로 포함하는데, 여기서, 액체 코팅 물질은 동일 또는 상이하다.
다른 양상에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅 가루를 포함하는 어떤 식품을 포함한다. 그와 같은 식품은 구운 상품, 스낵 식품을 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다. 또한, 식품 성분으로서 본 발명의 방법으로 만들어진 코팅된 가루의 용도는 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명의 방법을 실행하기 위해 사용된 장치는 통상 상기에서 기재된, 공동으로 소유된 PCT 출원 WO 97/07879에 기재된 바와 같다. 본 발명에 따른 장치는 통상 도 2의 (10)에 나타나 있다.
본 발명의 장치는 도 2 및 3의 (12)에 나타나 있는 제1 챔버를 포함한다. 유동 제한기 (14)는 제1 챔버의 말단에 배치된다. 유동 제한기는 통상 도 2 및 3에 나타나 있는 제1 제한기의 다운스트림 말단에 배치된다. 유동 제한기 (14)는 도 3의 상세도에 나타나 있는 출구 말단 (14a)를 갖는다. 유동 제한기가 제1 챔버로부터 상이한 구성요소로서 나타나 있을지라도, 필요에 따라 제1 챔버와 완전체로 형성될 수 있다. 본 발명의 유동 제한기는, 흐름을 제한하는데 소용되고 이에 따라 통과하는 유체의 압력을 증가시키는 한, 다양한 배치를 가질 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 유동 제한기는 노즐이다.
도 2 및 3에 나타나 있는 제1 또는 액체 입구 라인 (16)은 액체 조성물을 챔버로 계량하기 위해 제1 챔버에 대한 유체 전달용으로 배치된다. 액체 입구 라인 (16)은 유동 제한기 (14)의 출구를 통해, 그리고 바람직하게는 축방향 길이를 따라 볼 때는 유동 제한기의 중앙에서, 제1 챔버 (12)로 액체 조성물을 계량한다. 액체 조성물은 액체 조성물을 함유하는 저장 용기 (20)으로부터 계량 펌프 (18)에 의해 액체 입구 라인 (16)를 통해 계량된다(도 2).
액체 조성물은 용액일 수 있는데, 여기서, 코팅 물질로서 사용된 물질은 액체, 또는 슬러리, 또는 에멀젼(여기서, 코팅 물질로서 사용된 물질은 액체에 용해되지 않음)이다. 대안적으로, 액체 조성물은 코팅 물질로서 사용된 용융물이다. 용융물은 융점 이상, 하지만 비점 미만의 온도에서의 어떤 물질을 의미한다. 임의의 이들 경우에서, 액체 조성물은 코팅 물질 이외의 성분을 포함할 수 있다. 액체 조성물이 용융물일 때 저장 용기 (20)은 용융 형태로 액체 조성물을 유지하기 위해 액체 조성물의 융점 초과의 온도로 가열되어야 한다는 것을 주목해야 한다.
입자를 코팅하는 장치는 제1 챔버에 대한 유체 전달용으로 배치된 제2, 또는 기체, 입구 라인 (22)을 추가로 포함한다(도 2 및 3). 통상, 기체 입구 라인은 유동 제한기의 제1 챔버 상류에 대한 유체 전달용으로 배치되어야 한다. 기체 입구 라인 (22)은 기체 흐름의 난류를 만들기 위해 유동 제한기를 통해 제1 기체 입구 흐름을 주입한다. 난류는 액체 조성물을 분무하는 전단력을 액체 조성물이 받도록 한다.
제1 기체 흐름은 충분한 세기의 난류 기체가 유동 제한기의 출구에서 형성되는 것을 보장하기 위해 유동 제한기에 들어가기 전에 음속의 1/2 이상으로 기체를 가속하기에 충분한 정체압력을 가져야 한다. 특정 기체 흐름, 예를 들어 공기 또는 질소의 음속은 기체 흐름의 온도에 의존할 것이다. 이는 음속의 방정식, C 로 표현된다:
C = (kgRT)1/2
여기서,
k = 기체의 비열비
g = 중력 가속도
R = 보편 기체 상수
T = 기체의 절대온도
따라서, 제1 기체 흐름의 가속은 기체 흐름의 온도에 의존한다.
상기에 기재된 바와 같이, 액체 조성물의 분무를 일으키는 것은 가압 기체이다. 액체 입구 라인에서의 액체 조성물의 압력은 틀림없이 기체 흐름의 시스템 압력을 극복하도록 충분할 필요가 있다. 액체 입구 라인은 유동 제한기 (14)의 연장된 축방향 길이 상류을 갖는다. 액체 입구 라인이 너무 짧으면, 유동 제한기는 막히게 된다.
본 발명의 장치는 또한 유동 제한기를 통해 주입하기 전에 제1 기체 흐름을 임의로 가열하기 위해 제2 입구 라인 및 유동 제한기의 상류에 배치된 수단을 포함한다. 바람직하게는, 가열 수단은 가열기 (24)를 포함한다(도 2). 대안적으로, 가열 수단은 열교환기, 저항 가열기, 전기 가열기, 또는 어떤 종류의 가열 장비를 포함할 수 있다. 가열기 (24)는 제2 입구 라인 (22)에 배치된다. 도 2에 나타나 있는 펌프 (26)는 가열기 (24)를 통해 제1 챔버 (12)로 제1 기체 흐름을 운반한다. 용융물이 코팅 물질로서 사용될 때, 기체 흐름은 입자 상에 용융물의 고형화를 보장하기 위해 액체 조성물의 융점 주위의 온도로 가열되어야 한다. 장치에 대해 상기에서 언급한 바와 같이, 용융물을 사용할 때, 라인의 막힘을 방지하기 위해, 주입 전에 용융물을 공급하는 제1 입구 라인에 보조 가열이 제공된다면 도움이 된다.
본 발명의 장치는 제1 챔버 주위에 제2 챔버 (32)를 추가로 포함한다(도 2 및 3). 제2 챔버는 기체의 난류를 포함한다. 본 발명의 장치는 호퍼 (28)을 추가로 포함한다(도 2 및 3). 호퍼 (28)은 기체의 난류가 만들어진 제2 챔버 (32)의 구역에 입자를 도입한다. 유동 제한기의 출구 말단은 호퍼의 중앙선(즉, 기체의 난류가 만들어 지는 구역)에 있는, 호퍼의 아래에 있는 제1 챔버에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 입자가 기체의 난류로 직접 도입되는 것을 보장한다. 이것이 중요한 것은, 상기에 언급한 바와 같이, 난류는 액체 조성물을 분무하는 전단력을 액체 조성물이 받도록 하기 때문이다. 또한, 입자를 가장 쉽게 제공하는 배치를 제공함으로써 조작성을 증가시킨다. 추가로, 전단력은 분산되고 분무된 액체 조성물을 입자와 혼합하는데, 이는 입자가 난류 내에서 코팅되게 한다. 호퍼 (28)은 도 2의 화살표 (29)에서 보여지는 바와 같이 저장 용기 (30)으로부터 직접 공급될 수 있다. 본 발명의 호퍼는 액체 입구 라인 (16)으로부터 난류 구역으로의 액체 공급에 대한 특정 비에서 입자를 정확하게 계량하기 위한 계량 장치를 포함할 수 있다. 이 계량은 입자 상의 코팅 수준을 확립한다. 전형적으로, 본 발명의 호퍼는 대기에 개방되어 있다. 용융물을 사용할 때, 입자가 실온인 것이 바람직한 것은 초기에 고온인 용융물이 난류 구역에서 입자를 코팅한 후에 용융물의 고화를 촉진하기 때문이다.
본 발명의 장치는 또한 제2 기체 흐름을 제2 챔버에 도입하기 위한 입구 (34)를 포함한다. 제2 기체 흐름의 입구는 바람직하게는 제2 챔버 (32)의 상류 말단에서 또는 근처에서 배치된다. 제2 챔버 (32)의 출구는 수집 용기, 예컨대 도 2의 (36)으로 나타낸 것에 연결된다. 제2 기체 흐름은 난류 구역 내에 배치식 연속 코팅을 위한 어떤 경향을 감소시키는 작용을 하고, 냉각되고, 도 3의 화살표 (31)에 의해 설명된 바와 같이 수집 용기 방향으로 코팅 입자를 운반한다. 특히, 용액 또는 슬러리를 사용할 때, 용액 또는 슬러리의 고체는 난류 구역 및 용기 사이에서 냉각하고, 이에 따라, 입자가 용기에 도달할 때까지, 용액 또는 슬러리의 고체를 포함하는 고체 코팅물이 입자 상에 형성된다. 용융물을 사용할 때, 액체 조성물은 난류 구역 내에서 냉각하고, 이에 따라 입자가 용기에 도달하는 시간까지, 용융물을 포함하는 고체 코팅물이 입자 상에 형성된다. 제1 기체 흐름, 및 제2 기체 흐름은 수집 용기 (36)의 상부를 통해 배출된다.
도 2 및 3에 나타나 있는 배치에 대해, 입구 (34)는 제2 기체 흐름을 제2 챔버에 공급하는 블로워(blower; 도면에 나타나 있지 않음)에 연결될 수 있다. 그러나, 블로워 및 제2 챔버 (32)는 제거될 수 있고, 제1 기체 흐름은 입자를 냉각하고 입자를 용기 (36)에 운반하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 용액 또는 슬러리로부터의 고체 또는 용융물은 냉각되고 난류 구역 및 수집 용기 사이의 대기에서 입자 상에 고형화되고, 코팅 입자는 수집 용기 (36)에 들어간다.
난류가 만들어지는 제2 챔버의 구역의 축방향 길이는 제2 챔버 직경의 약 10배인 것이 바람직하다. 이로 인해, 유동 제한기 출구에서의 압력이 최소가 되게 한다. 입자는 호퍼의 중앙선에 위치하는 것이 바람직한 유동 제한기의 출구 근처의, 도 2 및 3에 나타나 있는 바와 같은 제2 챔버 (32)에 공급된다. 출구에서의 압력이 너무 크면, 입자는 호퍼로 역류할 것이다.
제2 기체 흐름의 압력은 난류 구역으로부터 수집 구역으로 코팅 입자의 운반을 돕는데 충분해야 하지만, 제1 기체 흐름의 압력보다 낮아야 한다. 이는, 제1 기체 흐름 및 제2 기체 흐름 사이의 비교적 높은 속도차가 입자를 코팅하기 위한 충분한 난류도를 생성할 필요가 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따라, 대두 생산물 또는 가루를 액체 코팅 물질로 건조 코팅하는 방법을 제공한다. 이 방법은 코팅될 물질이 장치에 공급되고, 코팅되고, 액체로부터 고체의 분리 및/또는 여과의 필요없이 수집되는 1단계 공정을 제공한다.
본 발명의 방법이 설명된 장치에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할지라도, 본 발명의 방법은 도 2, 3 및 4에 설명된 장치를 사용하여 실행될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 더욱이, 본 발명의 방법의 원패스(one pass), 또는 주기가 실질적으로 또는 완전히 입자를 코팅한다고 해도, 더 많은 원패스는 액체 코팅 물질의 원하는 두께에 따라 추가의 코팅 물질을 입자에 부착시키기 위해 사용될 수 있는 것을 주목해야 한다.
상기 공정은 액체 조성물을 유동 제한기, 예컨대 유동 제한기 (14)(도 2 및 3) 로 계량하는 단계를 포함한다. 장치에 대해 상기에서 기재된 바와 같이, 액체 조성물은 용액, 슬러리, 에멀젼 또는 용융물일 수 있다.
본 발명의 공정은 또한 유동 제한기의 출구에서 기체의 난류를 만들기 위해 액체 조성물을 유동 제한기로 계량함과 동시에, 예를 들어 기체 입구 라인, 예컨대 도 2 및 3의 (22)에 나타나 있는 것으로부터 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입함을 추가로 포함한다.
기체 흐름은 유동 제한기를 통해 주입되기 전에 제어된다. 기체 흐름은 가열기, 예컨대 가열기 (24)(도 2)에 의해 가열될 수 있다. 장치에 대해 상기에서 언급한 바와 같이, 액체 조성물이 용액 또는 슬러리일 때, 기체 흐름은 용액 또는 슬러리를 증발시키고 용액 또는 슬러리의 고체를 잔류하도록 하기에 충분한 온도로 가열된다. 액체 조성물이 용융물일 때, 기체 흐름은 액체 조성물, 특히 용융물을 액체(즉, 용융)형태로 유지하기 위해 액체 조성물의 용융 온도 주위의 온도로 가열되어야 한다. 또한, 장치에 대해 상기에서 언급한 바와 같이, 용융물을 사용할 때, 보조 가열이 라인의 막힘을 방지하기 위해 주입 전에 용융물을 공급하는 제1 입구 라인에 제공된다면, 도움이 된다.
본 발명의 방법은 또한 액체 조성물의 계량 및 기체 흐름의 주입과 동시에 입자를 난류 구역에 첨가하는 단계를 포함한다. 이는 난류 구역에서 입자를 분무된 액체 조성물과 혼합한다. 난류 코팅물 구역에서의 혼합 입자를 액체 코팅 물질로 코팅한다. 입자는 바람직하게는 입자 및 난류 구역에서 첨가된 액체의 비를 제어하기 위해 계량된다. 이는 입자의 말단 코팅 수준을 확립한다. 용액 또는 슬러리를 사용할 때, 가열된 기체 흐름으로부터의 열은 입자를 코팅하기 위해 용액 또는 슬러리의 고체가 잔류하도록 하는 용액 또는 슬러리의 액체를 증발시키는 역할을 한다. 그 다음, 난류 구역에서의 혼합은 입자를 용액 또는 슬러리로부터의 잔류 고체로 코팅한다. 용융물을 사용할 때, 난류 구역에서의 혼합은 입자를 용융물로 코팅한다. 입자 크기는 20.0mm를 초과하지 않아야 한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 난류의 면적인 난류 구역은 유동 제한기를 통해 고압에서 기체를 주입하는 작용에 의해 형성된다. 장치에 대해 상기에서 언급한 바와 같이, 충분한 세기의 난류 구역이 유동 제한기의 출구에서 형성되는 것을 보장하기 위해, 기체 흐름은 주입 전에 음속의 약 1/2이상으로 가속되는 것이 바람직하다.
난류 구역에서의 입자의 체류 시간은 제1 챔버의 형상, 및 기체 입구 라인으로부터 주입된 기체의 양에 의해 결정된다. 난류 구역내의 입자의 평균 체류 시간은 바람직하게는 250×10-3초 미만이다. 더욱 바람직하게는, 난류 구역내의 입자의 평균 체류 시간은 25 ∼ 250×10-3초의 범위이다. 짧은 체류 시간은 난류 구역의 작용 때문에 달성될 수 있다. 짧은 체류 시간으로 인해, 종래의 코팅 공정에 비해 본 발명의 방법은 유익하고, 따라서, 코팅 입자의 비용은 감소된다. 전형적으로, 입자는 호퍼, 예컨대 도 2 및 3에 기재된 호퍼 (28)(이는 대기에 개방되어 있음) 로부터 공급된다. 장치에 대해 상기에서 언급한 바와 같이, 액체 조성물이 용융물일 때, 입자는 실온인 것이 바람직한 것은, (초기에 고온인) 용융물이 난류 구역에서 입자를 코팅한 후에 용융물의 고화를 촉진하기 때문이다.
본 발명의 방법은 또한 냉각을 위해 난류 구역의 다른 기체 흐름 상류을 첨가하고 코팅 입자를 운반하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 다른 기체 흐름은 챔버, 예컨대 제2 챔버 (32)(도 2 및 3)을 통해 첨가된다. 장치에 대해 상기에서 설명한 바와 같이, 제2 기체 흐름의 압력은 난류 구역으로부터 수집 용기로 코팅 입자를 운반하는데 도움이 되도록 충분해야 하지만, 코팅을 달성하기 위해 제1 기체 흐름의 압력보다 더 낮아야 한다. 용액 또는 슬러리를 사용할 때, 용액 또는 슬러리의 고체는 냉각되고 난류 구역 및 수집 용기, 예컨대 상기에 기재된 수집 구역 36 사이의 제2 챔버에서 입자 상에 고형화된다. 용융물을 사용할 때, 용융물은 냉각되고 난류 구역 및 수집 용기 사이의 제2 챔버에서 입자 상에 고형화된다. 제2 챔버가 포함되지 않을 때, 고체 또는 용융물은 냉각되고 난류 구역 및 수집 용기 사이의 대기에서 입자 상에 고형화되고, 코팅 입자는 용기에 들어간다.
코팅 물질은 통상 본성이 액체이고, 단일 또는 복합 화학 조성물일 수 있다. 따라서, 상기 물질은 순수한 액체, 용액, 서스펜션, 에멀젼, 용융 고분자, 수지 등일 수 있다. 이들 물질은 통상 1∼2,000 cPs 범위의 점도를 갖는다. 적용될 수 있는 코팅물은 화학 조성에 따라서 친수성, 소수성 또는 양쪽성의 본성일 수 있다. 하나 초과의 코팅물이 적용될 때, 이전 코팅물에 부착하는 다른 쉘(shell), 또는 코팅될 물질의 표면 상의 개별 입자로서 일 수 있다. 이들 물질은 또한 반응성이 있을 수 있고, 이에 따라, 코팅물인 물질은 점도가 증가하고 고체 또는 반고체 물질로 변하게 된다. 선택된 물질 상에 형성된 코팅물이 상기에서 언급한 범위에 있기 때문에, 코팅 물질은 분자에 의해 분산될 수 있어야 하고, 이에 따라, 코팅은 분자 수준으로부터 일어날 수 있다.
도 2, 3 및 4에 나타나 있는 장치는 수많은 공정을 위해 사용될 수 있다. 하나의 그와 같은 공정은 대두 생산물 또는 가루를 풍미제, 착색제 등으로 코팅하는 것이다. 이 공정에서, 대두 생산물 또는 가루는 장치에 들어가고, 대두 생산물 또는 가루를 코팅하기 위해 사용될 물질은 호퍼를 통해 고전단/난류 구역으로 장치에 공급된다. 수득한 분무된 코팅 물질은, 장치를 통해 공기압으로 운반되는 것과 같이, 대두 생산물 또는 가루의 표면을 코팅한다. 공정의 온도는 공정 조작 압력에서 용매의 증기 온도보다 적어도 5℃ 더 높고, 따라서, 코팅 혼합물(예를 들어, 물) 중 휘발성 물질은 불과 10-3초 내에 증발된다. 그 다음, 코팅된 대두 생산물 또는 가루는 실질적인 건조 상태에서 장치에서 운반되고, 이에 따라, 공정의 하나의 말단으로부터 다른 말단까지 순수한 습기 획득은 실질적으로 없다. 순수한 습기 획득은 105℃에서 조작된 센코(Cenco) 습기 밸런스에 의해 측정된다. 따라서, 물질의 코팅 및 건조는 단일 단계로 달성된다. 이는 중요하고, 이에 따라, 대두 생산물 또는 가루의 양은 유지되고, 입자가 균일하게 코팅되기 때문에, 물질은 비교적 고온에의 지나친 노출에 의해 분리되지 않고, 입자는 용기의 벽에 응집 또는 부착되지 않는다. 더욱이, 코팅된 대두 생산물 또는 가루의 습기 수준은 비코팅된 대두 생산물 또는 가루의 습기 수준과 실질적으로 동일하다.
대류 건조 공정은 용액, 슬러리 또는 에멀젼 코팅을 입자 표면 상에 얹음으로써 생긴 잔류 휘발성물질을 제거하기 위해 사용된다. 공정의 디자인은 부착할 수 있는 어떤 벽에 젖은 입자가 도달하지 않게 하고, 이는 시스템의 청결을 향상시키고, 또한 조건이 달랐더라면 일어날 수 있는 어떤 입자 대 입자 또는 입자 대 벽의 부착을 감소시킬 수 있는 재순환 시스템을 포함할 수 있다. 이 공정은 가열 건조, 공기압 운송 건조 및 분무 건조, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 그에 한정되지 않는 어떤 방법으로부터 선택될 수 있다. 건조를 위한 체류 시간은 통상 1분 미만, 바람직하게는 10-3초의 고정시간이다.
도 4에 나타나 있는 바와 같이, 도 2 및 3의 장치는 교대의 배치를 가질 수 있다. 고체는 호퍼 (43)을 통해 장치에 들어간다. 액체는 장치의 상부에 위치한 액체 입구 튜브 (42)를 통해 첨가되고, 그 결과, 액체는 고전단/난류 구역으로 나간다. 뜨거운 기체는 노즐 (41)을 통해 챔버 (44)에 들어간다. 챔버 (44)로부의 생성물 출구는 수집기 (40)로 나간다. 이 배치는 코팅에 사용된 액체의 더 빠른 변화를 허용할 수 있고, 유지에 비용이 덜 든다.
본 발명은 하기의 실시예로 한층 더 기재되는데, 실시예는 설명하기 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예에 따라 제조된 코팅 층은 코팅된 입자의 질량에 대한 그의 기여 %로서 계산되었다. 코팅 수준은 질량 밸런스를 기준으로 결정되었다.
실시예 1
분산성을 향상시키기 위한 수크로스에 의한 분리 대두 단백질 입자의 코팅
분리 대두 단백질("ISP", Supro 500E, DuPont Protein Technologies, St. Louis, MO)의 제조는 단일 코팅 및 건조 공정에서 수크로스 코팅 단백질 입자를 제조하기 위해 스크로스 층으로 코팅되었다. 도 4 에서 보여진 장치는 10mm의 노즐목 및 6.5mm O.D. 및 4.8mm I.D의 중앙 액체 공급 튜브를 갖는, 직경 32mm 및 길이 300mm의 혼합 챔버를 갖는다. 장치는 고체 입자를 계량하기 위해 단일 스크류 계량 공급기(AccuRate) 또는 진동 공급기(Syntron)를 갖는다. 연동 펌프는 액체를 계량하기 위해 6.5mm 타이곤(Tygon) 엘라스토머 튜빙이 설치되었다. Supro 500E는 추가의 처리없이 사용되었고, 938g/min에서 시스템에 대해 계량되었다. 식품 등급 수크로스 용액(물 중 84%w/w)는 연동 계량 펌프를 사용하여 중앙 튜브에 대해 94g/min에서 계량되었다. 공기는 345 KPa 에서 노즐에 공급되었고, 노즐에서는 316℃였다. 공기는 수크로스 용액을 분무하기 위해 사용되었는데, 그 공기는 Supro 500E의 첨가를 유래하고 Supro 500E 로부터 임의의 잔류 습기를 증발시키기 위해 열을 제공하기 위해 혼합 구역에서 (-)압력을 생성한다. 혼합/건조의 생성물은 즉시 폴리에스테르 트윌백(twill bag) 필터에서 수집되었다. 생성물은 코팅된 입자의 최종 질량의 7.8%와 같은 수크로스 코팅물을 갖는다. 코팅 전의 입자와 비교할 때, (Cenco 습기 밸런스에 의해 측정된 바와 같은) 잔류 습기를 얻지 못했다. 수크로스 코팅된 ISP는 비코팅된 ISP 개시 물질의 건조 유동성을 유지했고, 액체 매질에서 향상된 분산성을 지녔다.
입자의 분산성은 물 중 코팅 및 비코팅 입자의 분산의 완전함을 기초로 평가되었다. 간단하게, 방법은 하기와 같다. 시험될 입자 5g을 비이커 내의 물 150 mL에 첨가하고, 혼합물을 20초 이하 동안 빠르게 교반했다. 분산의 정도는 교반 기간 내내 평가되었다. 20초 내에 완전히 분산된 입자의 샘플은 분산 등급 4.0으로 정했고, 한편, 20초 미만에 분산된 샘플은 4 - 5의 등급으로 정했다(표 2에 나타나 있음). 교반 20초 후에 완전히 분산되지 않은 입자의 샘플은 표 2에 따라 0 - 4 범위의 분산성 값으로 정했다.
입자의 분산성 등급
교반 시간(초) 분산 % 분산성 등급
20 0 0.0
20 25 1.0
20 50 2.0
20 56 2.3
20 63 2.5
20 69 2.8
20 75 3.0
20 81 3.3
20 88 3.5
20 94 3.8
20 100 4.0
16 100 4.3
12 100 4.5
8 100 4.8
5 100 5.0
코팅 공정을 위한 개시 물질로서 사용되는 비코팅된 ISP는 분산성 등급 2.3을 가졌다. 중량의 7.8 % 로 수크로스로 코팅된 입자는 향상된 분산성 2.8을 가졌다.
실시예 2-5
분산성을 향상시키고 산화에 대한 장벽을 제공하기 위한 다양한 양의 수크로스에 의한 분리 대두 단백질 입자의 코팅
추가의 많은 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질 입자를 실시예 1의 장치 및 방법으로 제조했다. 최종 생성물 중 수크로스 양의 상이함은 공정의 조작 파라미터를 변경하여 달성되었다. 공정의 변경 및 이렇게 형성된 생성물 중 수크로스의 양은 표 3에 열거되어 있다.
실시예 건조 가스,압력(KPa) 가스 노즐 온도(℃) ISP 공급률 (g/min) 수크로스 공급률(g/min) 수크로스공급 온도(℃) 마무리된 입자 중 수크로스(%)
2 공기, 345 331 11844 69 95 0.48
3 공기, 345 329 923 80 95 6.8
4 공기, 345 319 891 251 95 19.1
5 공기, 345 319 554 195 95 22.8
분리 대두 단백질 입자 상에 쌓아 올린 수크로스 코팅물은 최종 생성물의 약 0.5 % - 23 %의 범위였다. 이들 실시예는 넓은 범위의 수크로스 분획이 공정의 조작 파라이터의 간단한 변동에 의해 ISP 입자 상에 코팅물로서 침적될 수 있다는 것을 증명한다. 코팅 공정의 개시 물질로서 사용된 비코팅된 ISP는 2.3의 분산성 등급을 가졌다. 이들 실시예에서 수크로스로 코팅된 입자는 3.8 정도로 높게 측정된 분산성 등급을 가졌다.
ISP 입자 상의 수크로스 코팅물에 의해 제공된 산화에 대한 안정성의 증명은 물질에 형성된 헥산알의 측정으로 시도되었다. 헥산알은 분리 대두 단백질 분획에 보유된 잔류 오일의 산화에 의해 형성된다. 헥산알 함량은 불꽃 이온화 검출기를 사용하는 가스 크로마토그래피에 의해 측정되었다. 피이크 면적은 코팅되지 않은 샘플의 분석으로부터 그리고 수크로스로 다양한 수준로 코팅되었던 샘플로부터 검출기 흔적의 통합으로부터 얻었다. 모든 샘플은 코팅 후에 그리고 4.4℃및 43.3℃에서 3주 후의 저장 후에 검정되었다. 결과는 표 4에 나타나 있다.
수크로스 코팅물 갖는 및 그 코팅물을 갖지 않는 ISP 중 헥산알 형성
시험된 물질 FID에 의한 헥산알 함량(임의 단위)
초기 샘플 3주 동안의 저장 후
4.4℃에서 43.3℃에서
미처리 ISP 17200 17700 14500
실시예 2 에서 코팅된 ISP 16500 16100 14100
실시예 3 에서 코팅된 ISP 9810 13100 12900
실시예 4 에서 코팅된 ISP 10900 14900 17300
실시예 5 에서 코팅된 ISP 9520 13200 13200
상기에 기재된 물질은 수크로스에 의한 ISP의 코팅이 악취의 개발에 대한 어떤 이점을 제공하는지를 결정하기 위해 익숙한 감각/악취 패널에 의해 테스트가 수행되었다. 패널은 4.4℃에서 3주 저장 후에 코팅에 관계없는 물질의 악취의 차이를 감지하지 못했다.
표 4의 결과, 및 감각 패널의 결과가 ISP의 원하지 않는 속성의 개발을 억제하기 위한 수크로스 코팅의 능력에 대해 뚜렷하지 않았을지라도, 아주 극심하거나 지속되는 조건 하에서 샘플의 배양은 상기의 실시예에서 기재된 것과 같은 샘플의 차이를 증명할 것이라고 믿는다.
실시예 6
분산성을 향상시키기 위한 수크로스의 다중 층으로 코팅된 분리 대두 단백질 입자의 제조
상기의 실시예 1 에서 제조된 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질을 본 발명의 코팅 공정에서 고체 공급 물질로서 사용하여 다중 층의 수크로스를 갖는 입자를 생성했다. 장치는 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1 에서 기재된 바와 같았다. 건조 기체로 사용된 공기는 320℃의 노즐 온도를 가졌다. 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질 입자를 1067g/min의 속도로 장치로 계량했다. 식품 등급 수크로스의 용액 (물 중 84%w/w)을 91g/min의 속도 및 95℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 실시예 1 에서 기재된 바와 같이 수집했다. 수득한 입자는 수크로스의 제1 내부 코팅 및 수크로스의 제2 외부 코팅(이는 마무리된 생성물의 14.0 %를 구성함)를 가졌다. 본 발명의 방법을 통해 코팅된 분리 대두 단백질 입자의 반복적인 통과에 의해, 양을 변화시키는 다중 코팅물을 생성할 수 있다. 다중 코팅된 입자는 3.0의 분산성 등급을 가졌다.
실시예 7 - 8
입자의 백색도를 향상시키기 위한 TiO 2 의 층에 의해 추가 코팅된 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질 입자
실시예 7.
상기의 실시예 2 에서 제조된 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질을 본 발명의 코팅 공정에서 고체 공급 물질로서 사용하여 TiO2의 외부 층을 갖는 수크로스 코팅된 입자를 생성했다. 장치는 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1 에서 기재된 바와 같았다. 건조 기체로 사용된 공기는 315℃의 노즐 온도를 가졌다. 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질 입자를 828g/min의 속도로 장치로 계량했다. TiO2의 슬러리(물 중 안료 등급 물질의 72%w/w 슬러리, DuPont, Wilmington, DE)를 49g/min의 속도 및 22℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 실시예 1 에서 기재된 바와 같이 수집했다. 수득한 입자는 수크로스의 제1 내부 코팅 및 TiO2의 제2 외부 코팅(이는 마무리된 생성물의 4.1 %를 구성함)를 가졌다.
실시예 8.
상기의 실시예 1 에서 제조된 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질을 본 발명의 코팅 공정에서 고체 공급 물질로서 사용하여 TiO2의 외부 층을 갖는 수크로스 코팅된 입자를 생성했다. 장치는 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1 에서 기재된 바와 같았다. 건조 기체로 사용된 공기는 302℃의 노즐 온도를 가졌다. 수크로스 코팅된 분리 대두 단백질 입자를 884g/min의 속도로 장치로 계량했다. TiO2의 슬러리(물 중 안료 등급 물질의 72 %w/w 슬러리, DuPont, Wilmington, DE)를 87g/min의 속도 및 22℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 실시예 1 에서 기재된 바와 같이 수집했다. 수득한 입자는 수크로스의 제1 내부 코팅 및 TiO2의 제2 외부 코팅(이는 마무리된 생성물의 6.6 %를 구성함)을 가졌다.
입자의 백색도를, 헌터(Hunter) 색채계(Hunter Associates Laboratory, Reston, VA)를 사용하여, Hunter, R.S, (1952, "Photoelectric Tristimulus Colorimetry with Three Filters", Circ. C. 429, U.S. Dept. Comm. Natl. Bur. Std. U.S.)에 기재되어 있는 바와 같이 결정했다. 입자의 5%w/w 슬러리를, 3주 동안 2개의 상이한 온도에서 배양한 후에 사용했다. 2개의 별개의 테우른코팅된(theuncoated) ISP를 대조군 샘플로서 테스트했다. 이들 측정 결과는 표 5에 나타나 있다. 결과적으로, TiO2에 의한 입자의 코팅은 ISP 입자의 백색도를 실증적으로 향상시켰다.
백색도 측정
TiO2 코팅(중량%) 백색도
43.3℃에서 저장 후 4.4℃에서 저장 후
0 39.9 41.1
0 39.3 40.0
4.1(실시예 7) 42.1 42.3
6.6(실시예 8) 48.8 49.8
이들 실시예에 의해 설명되는 바와 같이, 공정의 조작 파라미터를 변화시켜서 다양한 양의 백화제로 입자를 코팅할 수 있다.
실시예 9 - 17
산화에 대한 장벽을 제공하기 위한 단백질에 의한 분리 대두 단백질 입자의 코팅
건조 단백질의 외부 층을 가지고 있는 분리 대두 단백질 입자의 많은 상이한 조제품을 실시예 1에 기재된 장치 및 방법을 사용하여 생성했다. 외부 단백질 층은 습기 및 산소에 대한 장벽으로서 소용되었다. 단백질은 연동 펌프를 장치로 계량되는 용액으로서 적용되었다. 3종의 상이한 단백질 물질은 코팅물로서 사용되었다. 젤라틴(Leiner Davis Gelatin, West Chester, PA)은 실시예 9, 10 및 11 에서 생성된 물질을 위한 26%w/w 수용액으로서 제공되었다. 제인(zein)(F400 옥수수 단백질, Freeman Industries, Tuckahoe, NY)은 90% EtOH/10% 물 중 20 % 용액으로서 제공되었고, 실시예 12 및 13 에서 물질의 제조에 사용되었다. 카제인(Non Fat Dry Milk Powder Low Heat A Grade, T. C. Jacoby & Co. Inc., St Louis, MO)은 실시예 14 - 17 에서 생성된 물질을 위한 20% 수용액으로서 제공되었다. Supro 500E는 실시예 9 - 13 에서 추가의 처리없이 사용되었다. Supro 670E(DuPont Protein Technologies, St. Louis, MO)은 실시예 14 - 17 에서 추가의 처리없이 사용되었다. 건조 코팅 입자의 장치 및 수집은 실시예 1에 기재되어 있었다. 공정의 조작 파라이터의 변경에 의해, 장벽 층으로서 상이한 양의 단백질을 갖는 입자를 생성했다. 공정의 변경, 및 외부 코팅물으로서 전달된 단백질의 양은 표 6에 열거되어 있다.
실시예 건조 가스,압력(KPa) 가스 노즐 온도(℃) ISP 공급률 (g/min) 단백질공급률 (g/min) 단백질공급 온도 (℃) 마무리된 입자 중 단백질 코팅물(%)
9 공기, 345 350 605 176 80 5.5
10 공기, 345 350 1483 198 80 2.6
11 공기, 345 353 1524 232 80 3.0
12 공기, 345 272 515 334 30 9.4
13 공기, 345 315 750 343 30 6.8
14 공기, 448 270 155 11 30 1.4
15 공기, 448 233 150 25 30 3.2
16 공기, 448 249 270 40 30 2.9
17 공기, 448 279 207 75 30 5.3
이들 실시예는 두께 및 조성물을 변화시키는 산화-습기 장벽 층을 갖는 입자를 만들기 위해 외부 코팅물로서 다양한 양의 단백질을 분리 대두 단백질 상에 적용할 수 있다는 것을 실증했다.
상기의 실시예에 기재된 바와 같이 단백질을 갖는 ISP 입자의 코팅물은 산화 분해로부터 ISP 중 잔류 오일의 보호를 제공할 것이라고 믿는다.
실시예 18 - 28
지질에 의한 분리 대부 단백질 입자의 코팅
지질 코팅 분리 대두 단백질 입자의 수많은 상이한 조제품을 실시예 1에 기재된 장치 및 방법으로 생성했다. 외부 지질 층은 분산성에 대한 보조물 또는 습기에 대한 장벽으로 소용되었다. 지질은 연동 펌프를 갖는 장치로 계량된 순수한 액체로서 적용되었다. Supro 500E는 실시예 18 - 28 에서 추가의 처리없이 사용되었다. 3종의 상이한 지질 물질은 코팅물로서 사용되었다. 레시틴(Metarin DA51, Degussa Texturant Systems, Freising, Germany)은 실시예 18 - 23 에서 물질의 생성에 사용되었다. DURKEX(고안정성 식물성 오일; Loders Croklaan, Wormerveer, Netherlands)은 실시예 24 - 26 에서 물질의 생성에 사용되었다. Dritex(높은 용융 온도 지방; ACH Food Companies, Cordova, TN)는 실시예 27 및 28 에서 물질의 생성에 사용되었다. 건조 코팅 입자의 수집은 실시예 1 에서 기재된 바와 같았다. 공정의 조작 파라이터의 변경에 의해, 장벽 층으로서 상이한 양의 지질을 갖는 입자를 생성했다. 공정의 변경, 및 외부 코팅물으로서 전달된 지질의 양은 표 7에 열거되어 있다.
실시예 건조 가스,압력(KPa) 가스 노즐 온도(℃) ISP 공급률 (g/min) 지질공급률 (g/min) 지질공급 온도 (℃) 마무리된 입자 중 지질 코팅물(%)
18 공기, 448 22 394 3.7 30 0.9
19 공기, 448 22 829 10.8 30 1.3
20 공기, 448 22 753 7.8 30 1.0
21 공기, 448 22 314 6.0 30 1.9
22 공기, 448 22 632 8.0 30 1.3
23 공기, 448 22 652 7.0 30 1.1
24 공기, 448 22 992 7.8 30 0.8
25 공기, 448 22 153 5.8 30 3.6
26 공기, 448 22 1471 8.0 30 0.5
27 공기, 345 142 550 125 80 18.5
28 공기, 345 124 556 137 80 19.8
이들 실시예는 외부 코팅물로서 다양한 양의 지질을 분리 대두 단백질 상에 적용할 수 있다는 것을 실증했다.
레시틴 또는 DURKEX 로 코팅된 입자는 코팅된 ISP 개시 물질과 비교하여 향상된 분산성을 위해 테스트되었다. 분산성은 실시예 1 - 5 에서 수크로스 코팅된 ISP 입자를 위해 상기에 기재된 바와 같이 측정되었다. 지질 코팅 입자의 분산성 측정 결과는 표 8에 기재되어 있다.
지질 코팅된 ISP를 위한 분산성 등급
테스트된 물질 지질 코팅물 입자 상의 코팅물(%) 분산성 등급
비코팅된 ISP N/A N/A 2.3
실시예 18의 물질 레시틴 0.9 3.6
실시예 19의 물질 레시틴 1.3 3.9
실시예 21의 물질 레시틴 1.9 4.1
비코팅된 ISP N/A N/A 2.0
실시예 24의 물질 DURKEX 0.8 3.5
실시예 25의 물질 DURKEX 3.6 4.1
실시예 26의 물질 DURKEX 0.5 3.3
표 8에 보고된 결과는 분산성은 레시틴 또는 DURKEX를 갖는 ISP 입자의 코팅으로 향상되었다는 것을 실증했다.
실시예 27 및 28 에서 생성된 ISP 입자를 코팅하기 위해 사용된 높은 용융 온도 지방은 습기에 대한 ISP의 보호를 제공했다. 습기 장벽의 효과는 단백질의 물로의 차별적인, 온도 의존 분산에 의해 실증되었다. 높은 융점 지방 코팅 입자(약 1g)을 실온에서 비이커 내에서 150 mL의 물에 넣었다. 일부의 지방 코팅 입자는 물의 표면에 뜨고, 한편 나머지는 표면 아래에 가라않았다. 비이커를 부드럽게 흔들고 5분 동안 관찰했다. 물의 외관의 실질적인 변화는 관찰되지 않았다. 결과적으로, 입자 중의 대두 단백질이 지방 장벽에 의해 물로부터 보호되는 것은 물이 흐려지지 않게 되기 때문이었다. 마찬가지로, 높은 융점 지방 코팅 입자를 90℃에서 물에 첨가했다. 몇 초내에, 입자는 물에 분산되었고, 물은 흐려지고 회색이 되었다. 결과적으로, 지방에 의한, 물로부터 대두 단백질의 보호는 지방 장벽(70℃)의 융점 초과에서는 가능하지 않았다. 따라서, 단백질은 지방이 용융을 일으키는 온도에서 물에 전달되었다.
실시예 29
적색 안료에 의한 곡류 가루의 코팅
밀가루(Gold Medal All Purpose, General Mills, Inc., Minneapolis, MN)는 착색된 구운 식품의 제조에 적합한 적색으로 착색된 가루를 생성하기 위해 적색 염료로 코팅되었다. 장치 및 공정은 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1에 기재된 바와 같았다. 질소를 건조 기체로서 사용하고 노즐의 상류으로 300℃에서 가열했다. 가루 입자를 500g/min의 속도에서 장치로 계량했다. 적색 안료의 용액을, 물 중 30 %w/w의 농도로 적색 안료에 "Cardinal Red" Rit 염료(Unilever Bestfoods, North America, Englewood Cliffs, NJ)를 용해시켜서 제조했다. 염료 용액을 25g/min의 속도 및 22℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 단일 백 집진기에서 수집했다. 착색된 가루는 개시 물질로 구별되는 입자 크기 분포 및 습기 함량을 갖는 선명한 적색 물질이었다.
실시예 30
청색 안료에 의한 곡류 가루의 코팅
밀가루(Gold Medal All Purpose, General Mills, Inc., Minneapolis, MN)는 착색된 구운 식품의 제조에 적합한 청색으로 착색된 가루를 생성하기 위해 청색 염료로 코팅되었다. 장치 및 공정은 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1에 기재된 바와 같았다. 질소를 건조 기체로서 사용하고 노즐의 상류으로 300℃에서 가열했다. 가루 입자를 500g/min의 속도에서 장치로 계량했다. 청색 안료의 용액을, 물 중 30 %w/w의 농도로 적색 안료에 "Denim Blue" Rit 염료(Unilever Bestfoods, North America, Englewood Cliffs, NJ)를 용해시켜서 제조했다. 염료 용액을 25g/min의 속도 및 22℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 단일 백 집진기에서 수집했다. 가루는 개시 물질로 구별되는 입자 크기 분포 및 습기 함량을 갖는 선명한 청색 물질이었다.
실시예 31
분산성을 향상시키기 위한 수크로스에 의한 대두 가루의 코팅
대두 가루(DuPont Protein Technologies, St. Louis, MO) 를, 분산성을 향상시키기 위해 수크로스로 코팅했다. 장치 및 공정은 하기의 조작 변경과 함께 실시예 1에 기재된 바와 같았다. 공기를 건조 기체로서 사용하고 노즐의 상류으로 239℃에서 가열했다. 대두 가루 입자를 950g/min의 속도에서 장치로 계량했다. 식품 등급 수크로서의 용액(물 중 84 %w/w)을 114g/min의 속도 및 95℃의 온도에서 장치로 계량했다. 건조 코팅 입자를 단일 백 집진기에서 수집했다. 코팅된 가루는 비코팅 대두 가루 개시 물질의 건조 유동성을 유지했고, 실시예 1에 기재된 방법에 따라 측정될 때 물 중의 향상된 분산성을 가졌다.
본 출원은 2002년 8월 14일에 출원된 미국 가출원 No. 60/403597의 이점을 청구한다.

Claims (21)

  1. (a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계;
    (b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름(stream)을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅물의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
    (c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 대두 생산물을 첨가하고, 여기서 대두 생산물은 분무된 액체 코팅 물질과 혼합되어 코팅된 대두 생산물을 제공하는 단계를 포함하는, 대두 생산물의 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 대두 생산물이 대두 단백질 분리액, 대두 농축액, 대두박(soy meal), 대두 배엽 섬유, 탈피 대두, 대두 배축, 대두 그리츠, 대두 칩, 대두 가루, 대두 조직 단백질, 및 대두 플레이크로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 액체 코팅 물질이 감미료, 식품 풍미제 또는 증진제, 식품 착색제, 식품 방향제, 점결방지제(anticaking agent), 습윤제, 항미생물제, 산화방지제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄, 영양 보충제, 에멀젼화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 액체 코팅 물질이 동일 또는 상이한 단계 (a) - (c)를 1회 이상 반복함을 추가로 포함하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 식품.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 영양 보충물.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 음료.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 유아식.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 애완동물 식품.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물을 포함하는 동물 사료.
  12. 식품 성분, 영양 보충물 성분, 음료 성분, 유아식 성분, 애완동물 식품 성분 또는 동물 사료 성분으로서의, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅된 대두 생산물의 용도.
  13. (a) 유동 제한기를 통해 액체 코팅 물질을 계량하는 단계;
    (b) 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여 (i) 액체 코팅 물질을 분무하고 (ii) 기체 흐름 및 분무된 액체 코팅 물질의 난류를 생성하는 단계(여기서, 기체 흐름은 임의로 가열됨); 및
    (c) 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 구역에 가루를 첨가하고, 여기서, 가루는 분무된 액체 코팅 물질과 혼합되어 코팅된 대두 생산물을 제공하는 단계를 포함하는, 가루의 코팅 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 가루가 대두 가루, 밀가루, 귀리 가루, 호밀 가루, 보리 가루, 쌀 가루, 기장 가루, 옥수수 가루 및 충전제 가루로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 액체 코팅 물질이 감미료, 식품 풍미제 또는 증진제, 식품 착색제, 식품 방향제, 점결방지제, 습윤제, 항미생물제, 산화방지제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄, 영양 보충제, 에멀젼화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 액체 코팅 물질이 동일 또는 상이한 단계 (a) - (c)를 1회 이상 반복함을 추가로 포함하는 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅 가루.
  18. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅 가루를 포함하는 식품.
  19. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅 가루를 포함하는 베이킹 제품.
  20. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅 가루를 포함하는 스낵 식품.
  21. 식품 성분으로서의, 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 코팅 가루의 용도.
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