KR20060125709A - 통상의 동결기 저장용 입자상 아이스크림의 제조방법 - Google Patents

Abstract

통상의 식품점 또는 가정용 동결 환경에서 취급하기에 충분한 동결점을 지닌 입자상 아이스크림을 제조하기 위한 장치 및 방법이 기재된다.

Description

통상의 동결기 저장용 입자상 아이스크림의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING PARTICULATE ICE CREAM FOR STORAGE IN CONVENTIONAL FREEZERS}

본 발명은 입자상 아이스크림에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 통상의 낙동 동결기 및 저장 기기에 저장하기에 충분한 녹는점(melting point)을 갖는 입자상 아이스크림을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

저온학의 최근 발전은 극저온 기기를 사용하여 입자상 형태의 아이스크림을 제조할 수 있게 하고 있다. 이와 같은 아이스크림을 제조하기 위한 방법은, 본 명세서에 참조로서 포함되는 미국특허 제5,126,156호에 상세히 기재되어 있다. 극저온 기술을 사용하여 제조된 입자상 아이스크림의 저장은 특정 기기를 사용해야만 하는 것을 필요로 하는 경우가 있다. 이것은 어떤 입자상 아이스크림은 -35℉ 이하의 저장 온도를 필요로 하기 때문이다. 즉시 섭취를 위해, 어떤 입자상 아이스크림은 -20℉ 이하의 그들의 자유 유동성을 손실시키지 않는 동결기에 저장된다. 그러나, 상기 온도에서의 장기간 저장은 제품이 결국 서로 응집되어 더이상 자유 유동되지 않으므로 실용적이지 않다.

그러나, 전형적인 식품점 낙동 진열 동결기의 통상의 동결기는 -10℉~+0℉ 온도의 범위이고, 또한, 1시간 해동(defrost) 사이클(정확한 시간 및 온도는 변동 될 수 있음)시에 비록 일시적이기는 하나, 10℉가 더 상승된다. 따라서, 통상의 식품점 낙동 동결기는 1시간 정도는 +10℉일 수 있다. 더욱 유감스럽게도, 어떤 식품점 낙동 동결기는 최적 조건으로 항상 작동할 수 없고, 누출되거나 또는 어떤 방법으로는 수리가 필요해서 단기간 동안 +15℉만큼 고온에 도달될 수도 있다. 가정용 동결기는 더욱 안정적이고, 0℉~+5℉ 범위가 일반적이다, 이들은 해동 사이클을 갖지만, 내부 온도에 영향을 미치지 않는 것이 일반적이다. 어느 경우이던지, 종래 방법을 사용하여 제조된 입자상 아이스크림은 응집이나 완전히 녹는 일 없이 상기와 같은 온도를 견딜 수 없다. 따라서, 전형적인 소매상의 낙동 용기 환경에 저장될 수 있는 입자상 아이스크림의 제조방법이 요구된다.

본 발명의 개시된 실시형태를 자세히 설명하기 전에, 본 발명은 다른 실시형태가 가능하므로, 나타낸 특정 장치의 항목으로 그 응용이 한정되는 것이 아니다는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 여기서 사용되는 용어는 설명을 위한 것이고, 한정되는 것은 아니다.

도 1은 자유 유동 비즈(56)를 제조하기 위한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서 이루어진 극저온의 프로세서를 나타낸다. 극저온 프로세서(10)는 원뿔상의 탱크의 형태가 가장 바람직한 액체 냉매를 수용하는 동결 챔버(12)를 포함한다. 동결 챔버(12)는 내부셸(14) 및 외부셸(16)을 포함한다. 상기 챔버(12)의 열효율성을 증가시키기 위해, 절연체(18)가 상기 내부셸(14) 및 외부셸(16) 사이에 위치된다. 또한, 벤트(20)가 상기 셸(14) 및 셸(16) 사이에 형성된 절연된 영역을 통기시키기 위해 설치된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 동결 챔버(12)는 레그(22)로 지지된 독립(free-standing) 유닛이다.

냉매(24), 바람직하게는 액체 질소는 냉매 입구(26)에 의해 동결 챔버(12)로 들어간다. 상기 냉매(24)는 증발에 의해, 또는 제조시에 일어나는 다른 수법에 의해 손실될 수 있으므로, 상기 동결 챔버의 액체 냉매의 소정 레벨을 유지하기 위해, 입구(26)를 통하여 챔버(12)로 도입된다. 동결 챔버(12) 중의 액체 냉매(24)의 표면으로부터 증발되는 가스상 냉매는, 우선 벤츄리 노즐 형상이어도 좋은 진공 어셈블리(30)와 협력하는 방출구(29)를 통하여 대기로 방출된다. 상기 동결 비즈(56)의 빼냄(Extraction)은 상기 동결 챔버(12)의 저부에 있는 제품 출구(32)를 통하여 일어난다.

조절 도어(adjustment door)(38)를 지닌 대기(ambient air) 도입구(28) 및 조절 도어(39)를 지닌 방출구(29)가 설치되어 과압(excessive pressure)이 상기 프로세서(10)에 가해지지 않고, 공급 어셈블리(40) 중의 액체 조성물의 동결이 일어나지 않도록 상기 액체 냉매(24)의 표면으로부터 증발되는 가스상 냉매의 레벨이 조절된다.

공급 트레이(48)는 운반원(50)으로부터 액체 조성물을 받는다. 일반적으로, 펌프(도시하지 않음)는 운반관(52)에 의해 상기 액체 조성물을 상기 공급 트레이(48)로 운반한다. 프리믹싱 장치(54)는 공급 어셈블리(40) 중에서 응집을 일으키기에는 충분하지 않은 작은 크기의 분말로 된 향료 또는 기타 첨가제 등, 액체이어야 하는 대부분의 여러 조성물을 상기 공급 트레이(48)로 운반하기 위해 소정 농도로 혼합시킨다.

동결 제품의 크기가 균일한 비즈(56)를 제조하기 위해, 액체 조성물의 크기가 균일하게 된 드롭렛(droplet)(58)이 기체 분산 챔버(40)를 통하여 동결 챔버(12)로 공급되는 것이 요구된다. 상기 공급 트레이(48)는 소망의 특성의 드롭렛(58)을 형성하는 공급 어셈블리(40)로 설계된다. 상기 동결 제품은 액체 조성물의 드롭렛(58)이 상기 기체 분산 챔버(46) 중의 냉매 증기에 이어서, 상기 동결 챔버(12) 중의 액체 냉매(24)와 접촉될 때에 형성되는 비즈의 형태를 취한다. 상기 비즈(56)가 형성된 후에 챔버(12)의 바닥에 떨어진다. 후운반(later delivery)이나 소비를 위한 분배망(distribution network) 및 포장재로 상기 비즈(56)를 방출 또는 운반시키기 위해, 운송 시스템이 출구(32)에서 챔버(12)의 바닥과 연결된다. 상기 비즈(56)가 상기 출구(32)에 도달된 후에, 완전히 자유 유동적이고, 서로 들러붙지 않는다.

대기가 상기 입구 및 공급 어셈블리(40) 주위를 통하여 흐르도록, 상기 진공 어셈블리(30)는 공기 입구(28) 및 조절 도어(38)와 협력하여 액체 조성물이 동결되지 않도록 한다. 이것은 상기 진공 어셈블리(30)에 의해 빠진 들어오는 대기가 상기 공급 어셈블리와 일직선이 되도록 상기 기체 분산 챔버(46)의 반대측상에 상기 진공 어셈블리(30) 및 공기 출구(28)가 장착됨으로써 달성된다. 상기 구성에 있어서, 충분한 온도로 가온된 대기는 상기 공급 어셈블리 주위에 흘러 상기 공급 어셈블리 유로(flow channel) 중에서의 동결된 액체 조성물의 형성을 억제한다. 전형적인 공기 압축기 형태의 공기 공급원(60)은 진공 어셈블리(30)에 부착되어 요구되는 대기량을 제조하기 위해 적절한 흡인을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 본 발명의 비즈(56)의 동결점을 증가시키는 것에 있다. 이것은 상기 비즈(56)가 +10℉까지 상승되는 경우가 있는 -10℉~+0℉ 온도 범위의 가정용 동결기 또는 통상의 식품점 낙동 동결기 중 어느 하나에 저장될 수 있는 본 발명의 상업상 잇점 때문이다. 본 발명은 여기에 한정되지 않지만, 이것은 상기 비즈(56)를 형성하는 액체 조성물의 어는점 내림(freeze point depression)의 감소를 달성하는 하나의 수단이다.

대부분의 아이스크림은 공기, 물, 유지방, 탈지 분유(NMS), 감미료, 안정제, 유화제 및 향료의 혼합물로 이루어진다. 미국 농무청(USDA)에 의해 명기된 바와 같이, 적어도 10% 유지방 및 20% 총분유(TMS)를 함유하는 저온살균 아이스크림 믹스를 교반하면서 동결시킴으로써 아이스크림이 제조된다. 최종 아이스크림 제품은 적어도 4.5lb/gal 중량이어야 하고, 최소 전체 고형 식품이 35.6%이어야하는 반면에, 갤론당 적어도 1.6lb의 고형 식품 또는 총고형분(TS)을 함유하여야 한다.

상기 비즈(56)를 형성하는 본 발명의 아이스크림 믹스의 동결점은 하나 이상의 상기 성분을 조절함으로써 높일 수 있고, 몇몇의 조절은 서로 조합하여 바람직하게 된다. 첫번째 성분은 탈지 분유(MMR) 함량이고, 두번째 성분은 안정제이고, 세번째 성분은 유화제이고, 네번째 성분은 총고형분(TS) 함량이며, 다섯번째 성분 및 대부분의 합성물은 감미료 함량일 것이다.

비유성분(Non Milk Solid, NMS)

NMS 또는 유장분은 아이스크림의 질감을 향상시키고, 농도 및 씹음 내성(chew resistance)을 제공하는데 도움을 주고, 유지방 보다 더욱 저렴하다. 그러나, 유지방은 미국 연방 정부 요구하에 14%까지만 NMS로 대체될 수 있다. 변형된 유장 제품을 포함하는 유장분은 NMS를 대체할 수 있지만, 미국 연방 정부 요구하에 전체 믹스 중에서의 총 NMS의 25% 이상은 대체할 수 없다.

난황분(egg yolk solid)이 본 발명의 NMS로서 사용될 수도 있다. 난황분은 구수한 맛을 제공하고, 또한, 얻어진 아이스크림의 농도 및 질감이 개선된다. 또한, 난황분은 지방 구조 형성을 개선시키고, 이것은 유화제와 유사하게 작용할 수 있는 레시틴 단백질 착체에 존재하는 레시틴에 의한 것이라 추측된다. 난황분은 어는점 내림에 거의 영향을 주지않고, 식품 가치를 상승시키지만, 유감스럽게도 상기 믹스의 비용을 증가시킬 수 있다.

건조 유장분은 상대적으로 저렴하므로 본 발명의 아이스크림 믹스에 NMS로서 사용될 수도 있다. 유장은 우유의 물 부분이고, 우유 중의 대부분의 유당을 함유한다. 상술한 바와 같이, 미국에서의 연방 기준은 상기 NMS의 25%까지 유장분으로 대체되는 것을 허가한다. 그러나, 가공되지 않은 유장은 동결점을 더욱 저하시키고, 최종 아이스크림 제품에 깔깔하고, 거친 느낌을 야기할 수도 있다. 이것을 처리하기 위해, 고단백질, 감소된 락토오스 함량 및 고분자량을 갖도록 가공된 유장 제품을 이용할 수 있다. 상기 가공된 유장 제품을 변화시키는 방법 중의 상기 고분자량은 전체 믹스의 어는점 내림을 감소시킨다.

더욱 바람직한 특징을 갖도록 유장을 가공하는 하나의 수단은, 물, 염 및 락토오스 등의 저분자량을 지닌 성분은 통과시키면서, 고단백질 유장 등의 고분자량을 지닌 성분은 걸러내는 막을 유장액이 반복적으로 통과하는 한외여과(ultrafiltration)로서 알려진 방법에 의한 것이다. 상기 방법으로는 유장 단백질 농축물(WPCs)로서 알려진 생성물이 얻어진다.

안정제

본 발명의 아이스크림에 안정제를 사용하는 주목적은 믹스 점도를 증가시키고, 상기 믹스가 안정화시켜서 유장 제거 또는 분리를 방지시키고, 저장동안에 특히 열충격으로서도 알려진 온도 변동의 기간동안에 얼음 및 락토오스 결정 성장을 지연 또는 감소시키고, 상기 제품으로부터 포장재 또는 대기로의 수분 이동을 느리게 하고, 상기 제품에 균일성과 녹는 것을 억제하는 것을 제공하고, 섭취시에 부드러운 질감을 제공하는 것이다. 얼음 결정 성장을 지연하는 것은 상기 비즈(56) 중의 얼음 결정이 작을수록 얻어진 아이스크림 제품의 더욱 좋은 맛과 식감이 얻어지므로 특히 바람직하다.

또한, 본 발명의 안정제는 순수하고, 맛이 없어야 하며, 의도된 아이스크림 맛에 결합되지 않아야 한다. 최초 동결시에 안정제가 얼음 결정의 크기에 거의 또는 전혀 영향을 주지않더라도, 재결정(해동 후, 재동결이 일어남)시에 얼음 결정의 성장 속도를 제한한다. 이것은 얼음 결정 자체로의 표면 흡착을 포함하고, 온도 변동시에 성장된 얼음 결정의 표면에 물이 확산될 수 있는 속도로 변경시키고, 성장된 얼음 결정의 표면으로부터 용질 및 거대 분자가 떨어질 수 있는 속도로 변경시키는 인자의 범위 때문이다.

또한, 다수의 어류, 곤충, 박테리아 및 식물은 그들의 동결점을 저하시키는 능력을 갖는 단백질(동결 방지 단백질), 또는/및 얼음 재결정의 속도를 저지하는 단백질(얼음 구조 단백질 또는 ISPs)의 군을 분비함으로써, 자연 환경 중에서의 동결에 내성을 갖거나, 회피할 수 있는 능력을 갖는다. ISP가 안정제로서 아이스크림 믹스에 도입되거나 또는 안정제를 지지하기 위해 도입되는 경우, 상기 ISP는 얼음 결정의 표면에 흡착되어 결정 표면에서 얼음이 더욱 성장되는 것을 방지한다. ISP는 안정제가 충분하게 효과적이지 않거나, 또는 바람직하지 않을 때에 처방되는 것이 바람직하다.

본 발명의 아이스크림 믹스에 있어서, 사용되는 안정제의 다른 형태는 2차 하이드로콜로이드로서 작용하여 상기 아이스크림 믹스의 유장 제거 또는 분리, 다른 안정제의 불친화성에 의해 야기되는 바람직하지 않는 상태를 방지하는 카라기닌이다. 카라기닌의 일반적인 사용 레벨로는 상술의 저온 살균법의 일부분으로서 가열되는 핫아이스크림 믹스의 점도에 약간 기여한다. 그러나, 상기 아이스크림 믹스를 냉각함에 따라서, 상기 안정제 카라기닌은 약 40℃에서 고리형상에서 나선형으로 형태학적으로 변화된다. 상기 나선형 형태는 전단력에 의해 쉽게 파괴되는 약한 겔을 발생하고, 점도를 증가시키는 구조를 형성한다. 상기 겔은 현탁액 중에 분산된 입자를 수용할 수 있고, 그것을 냉각시킴으로써 카제인 마이셀(casein micelle)을 안정화시키는데 도움을 줄 수 있어 상(phase) 분리를 더욱 방지한다. 이것은 아이스크림 믹스 중의 다당류 과다 상태 및 단백질의 분리에 대한 내성을 개선시킴으로써 얻어진 아이스크림의 녹는 특성에 대한 내성이 개선된다.

또한, 안정제는 다른 기능 중에서도 상기 아이스크림 믹스에 존재하는 유리수를 흡수하는 경우도 있다. 또한, 안정제는 아이스크림의 녹는 특성을 달라지게 하고, 질감, 농도, 단단함을 제공하기 위해 사용된다. 이들은 구형상으로 비즈(56)를 형성하고, 그것으로부터 얻어진 자유 유동성이 상업적 달성에 중요하므로 본 발명의 것과 같은 입자상 아이스크림에 특히 중요하다. 상기 안정제는 아직 얼지 않은 임의의 유리수를 고정시키고, 통상의 아이스크림 중에서, 또는 동결기 중에서 너무 오래 있는 아이스크림에 자주 발생되는 매우 바람직하지 않는 결정 사이즈로 유리수가 동결되는 것을 방지하는 것이 달성된다.

유화제

일반적으로, 유화제는 안정제와 매우 다른 기능을 행하지만, 본 발명의 아이스크림 믹스내의 안정제와 혼합된다. 유화제가 사용되어 본래 혼합되지 않는 2개 액체의 안정된 현탁액이 제조된다. 아이스크림에 있어서, 2개의 액체는 지방성의 액체와 물이다. 단백질 및 계면활성제로 이루어지는 계면층으로 둘러싸인 일부분이 결정질인 지방구의 분리상 및 물을 지닌 아이스크림의 콜로이달 구조를 단순한 에멀젼으로서 상기 믹스로서 생성시킨다. 이들 성분이 안정적으로 현탁되는 것을 유지하기 위해, 유화제가 사용된다. 상기 유화제는 상기 지방구 표면으로부터 단백질 치환이 일어나도록 상기 아이스크림 믹스 중의 지방/물 계면장력을 낮추고, 상기 비즈(56)의 동결 공정 동안에 상기 지방구의 안정성을 번갈아 감소시킴으로써, 그 지방구가 일부분 결합(partial coalescence)되도록 한다. 상기 일부분 결합은 상기 최종 아이스크림 제품내에 질감 및 녹는 특성에 유효하게 기여하는 지방 구조의 형성을 야기한다. 질감은 구성의 감각상의 발현이므로 상기 아이스크림의 질감은 중요한 품질 특성이다.

상기 동결 공정 동안에, 얼음 결정의 다른 분상된 상은 아이스크림 믹스의 에멀젼내에 형성된다. 일반적으로 기포 및 얼음 결정은 20μM~50μM 사이즈 범위이고, 온도 의존성 비동결 상(temperature-dependent unfrozen phase)으로 둘러싸여 있다. 또한, 상기 동결 공정 동안에 일부분의 결정질 지방상이 부분적으로 결합되는 바와 같이, 상기 기포를 부분적으로 둘러싸는 덩어리 지방체의 망상 조직이 야기되어 고체상 구조가 다소 발생된다. 유화제는 그들의 높은 분자량으로 인하여 디글리세리드가 바람직하지만, 본 발명에서는 모노 및 디글리세리드 모두가 포함될 수 있다. 상기 글리세리드의 개념은 이하에 더욱 자세히 설명되지만, 지금은 상기 글리세리드는 감미료와 조합되는 경우도 있다는 것만 말해둔다. 따라서, 사용되는 감미류의 종류에 따라서, 감미료는 유화제로서 작용될 수도 있다.

일반적인 동결점

이하의 변수, 총고형분(TS)의 이해를 위해, 구체적으로 동결 공정이 설명될 필요가 있다. 상기 아이스크림의 동결점은 가용성 구성 성분의 농축에 따른다. 감미료 고형분 및 락토오스 농축물의 양은 임의의 아이스크림 믹스의 동결점에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 잠열이 물로부터 제거되어 얼음 결정이 형성되는 경우, 가용성 구성 성분에 대하여 더욱 농축되므로 그 남은 용액에 대하여 새로운 동결점이 성립된다. 물이 얼음으로 변할수록 얼음은 얼음 결정의 형성시로부터 다른 분자가 제거된 본래 순수한 물이므로 그 남은 유동상은 더욱 더 점성을 갖게 된다. 따라서, 상기 아이스크림 믹스의 비동결상의 동결점은 낮아진다.

아이스크림 동결시에, 그 동결점은 물의 결정화 및 용질의 농축(동결 농축이라고 함)에 의해 연속적으로 낮아져, 상기 믹스의 온도가 계속 떨어지지만, 느린 속도로 떨어진다. 따라서, 상기 (도 1)에서 언급한 냉매(24)는 결정화로 인하여 융해 잠열이 모두 제거되어야 하지만, 현열(sensible heat)은 상기 얼음 결정 슬러리의 온도를 낮추는데 필수적이다.

용해된 물질의 농축이 상기 원래 물의 약 18~20%만이 비동결로 남아 있는 지점으로 증가되는 경우, 상기 믹스의 동결점은 더 이상 얼음이 형성될 수 없는 온도에 도달된다. 이 지점은 유리 전이 온도라 불리는 경우도 있다. 상술한 것 중에 상기 아이스크림 중의 물은 매우 낮은 온도에서도 완전히 동결될 수 없다. 일반적인 제작 및 저장 온도에서, 아이스크림의 안정성에 바람직하게 영향을 미치는 인자인 물의 상당 부분은 액체상으로 남는다. ISP의 도입은 아이스크림 믹스가 유리질상에 도달될 때를 알려주는데 도움을 줄 수 있다.

그럼에도 불구하고, 동결시의 얼음의 규정량의 형성은 고품질 아이스크림을 보장하는데 충분하지 않다. 얼음 결정의 평균 사이즈 및 사이즈 분포는 아이스크림의 부드러움과 식감에 중요한 영향을 준다. 본 발명의 동결 조작은 대부분 작은 결정으로 의도적으로 제작되어 부드러운 식감을 지닌 아이스크림이 얻어진다. 이것은 어느 정도 상기 아이스크림 드롭렛(58)이 비즈(56)로 신속하게 동결되기 때문이다. 상기 동결 공정은 2분 이하가 걸리는 매우 신속한 공정이므로, 상기 얼음 결정은 더욱 빠르고, 더욱 작게 형성된다. 또한, 여기서 언급한 많은 기타 인자는 상기 비즈(56)내의 더욱 작은 얼음 결정의 형성을 유도한다.

많은 인자가 아이스크림의 식감에 영향을 미치지만, 일반적으로 얼음 결정의 대부분은 50μM 사이즈 미만이어야 하고, 약 20μM 사이즈가 바람직하다는 것이 이해된다. 많은 결정이 이 보다 크면, 상기 아이스크림은 거칠거나 얼음같은 것으로서 감지될 것이다.

총고형분(TS)

총고형분(TS)이 상기 아이스크림 믹스 중의 물을 대체함으로써, 영양가 및 믹스 점도가 높아지고, 농도와 질감이 증가된다. 예컨대, 난황분은 얻어진 아이스크림의 동결 시간을 감소시킬 수 있다. 총고형분의 백분율이 증가하면, 맛 및 질감이 개선된 얻어진 아이스크림 중의 동결된 물의 백분율은 감소된다. 동결된 아이스크림에 있어서, 물은 액체 및 고체로서 모두 존재하고, 어는점 내림에 대하여 첨가된 용질의 영향으로 인하여 모든 물이 모두 동결되는 것은 아니다. 상기 고체/액체 비율은 상기 아이스크림의 단단함에 영향을 준다.

감미료

당류는 용액에서 분리할 수 없어 각종 당류를 함유한 용액의 동결점은 그들의 농축 및 분자량으로부터 정확하게 계산될 수 있다고 알려져 있다. 각종 아이스크림 믹스는 감미료로서 2.5℉의 어는점 내림을 갖는 수크로오스(sucrose)를 사용한다. 상기 어는점 내림은 다른 당류 또는 감미료와 잠재적으로 조합되는 수크라로오스(sucralose)를 수크로오스 대신에 사용함으로써 하강시킬 수 있다. 이와 같은 대용은 동결점을 상승(상기 어는점 내림을 하강)시킬 수 있다.

비탄수화물 감미료인 수크라로오스는 당을 무칼로리로 전환시킴으로써 제조된다. 도 2A 및 2B에 나타낸 바와 같이, 상기 전환 공정은 상기 수크로오스 분자상의 3개의 수소-산소(히드록스)를 3개의 염소 원자로 선택적으로 치환시킨다. 이것은 당내의 수크로오스(도 2A)를 본래 불활성이고, 수크로오스보다 고분자량을 갖는 수크라로오스(도 2B)로 변환시킨다. 이것은 염소의 원자량이 약 35.3인 반면에 히드록스기의 원자량이 약 17이므로 대략 18.3원자 단위의 차가 생기기 때문이다. 상기 차가 3배가 되면, 상기 수크라로오스와 수크로오스의 분자량에 현저한 차가 존재하게 된다. 그 결과, 당과 같은 맛이 나는 안정된 감미료이지만, 그것의 높은 분자량때문에, 수크로오스보다 어는점 내림이 낮다.

섭취 후에, 칼로리를 갖지 않도록 에너지에 대한 화학 변화를 일으킴없이 수크라로오스는 그 농도를 전달한다. 수크라로오스는 당보다 600배 달콤하다고 생각되고, 상기 아이스크림 믹스의 온도를 40℃까지 상승시킬 수 있는 저온살균 처리 동안에 안정적이다. 그러나, 수크라로오스는 수크로오스보다 더욱 달콤하기 때문에, 수크로오스와는 달리 NFS 또는 TS로서도 수크라로오스를 사용하기에는 곤란하다. 이것은 수크라로오스 양은 특정 단맛을 상기 수크로오스보다 몇배 적은 크기로 달성하기 때문이다. 따라서, 벌크 체적에 있어서, 수크라로오스를 사용하려는 어떠한 시도는 매우 달콤한 아이스크림 믹스를 생성하게 된다.

수크라로오스가 당으로부터 제작되지만, 인체는 그것을 당 또는 탄수화물로 인식하지 않는다. 또한, 수크라로오스는 상기 인체에 의해 물질대사되지 않아 무칼로리이고, 혈당 레벨에 영향을 미치지 않는다. 또한, 수크라로오스는 탄수화물 물질대사 또는 인슐린 분비에 영향을 미치지 않는다.

여기에, 폴리올로서 알려진 당알콜의 기가 존재한다. 이들 폴리올은 당과 알콜간의 어느 정도의 혼성물이다. 특히, 폴리올은 에리트리톨, 자일리톨 및 말티톨이다. 아이스크림 믹스 중에 이들 특정 당알콜의 포함은 당뇨병 환자에게 적절한 매우 낮은 당지수를 야기한다. 그러나, 감미료로서의 용도 이외에, 상기 당알콜은 증점제/팽화제 또는 NMS로서 기능할 수도 있고, 얼음 재결정 저지제로서 기능할 수도 있다. 또한, 폴리올은 충치를 일으키지 않는다. 폴리올은 당 및 전분을 화학변화시켜 투스에나멜(tooth enamel) 손실 및 충치 형성을 일으킬 수 있는 특정 산을 생성하는 구강내 박테리아(oral bacteria)에 의한 물질대사를 억제시키기 때문이다. 따라서, 폴리올은 비우식성(non-cariogenic)이다.

감미료로서 본 발명에 유용한 폴리올 중 하나는 매우 우수한 열안정성을 갖는 에리트리톨이다. 에리트리톨은 160℃정도의 고온에서라도 분해되지 않는다. 이것은 아이스크림 믹스의 제작에 필수 공정인 저온 살균 공정시에 유리하다. 그러나, 도 3에 나타낸 바와 같이 에리트리톨은 단당류이기 때문에, 수크로오스보다 저분자량을 갖고, 4개의 탄소 원자만을 갖는다.

또한, 에리트리톨은 당뇨병을 지닌 사람에게 안전하다. 단독 투여 및 14일간 임상 연구는 에리트리톨이 혈청당 또는 인슐린 레벨에 영향을 주지 않는다는 것을 증명하였다. 당뇨병을 지닌 사람들에게 행해진 임상 연구는 에리트리톨이 당뇨병을 지닌 특정 사람들을 위하여 처방된 식품에 수크로오스 대신에 안전하게 사용될 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.

본 발명에 감미료로서 사용되는 다른 폴리올은, 도 4에 나타낸 바와 같이 6개라기 보다는 5개의 탄소 원자를 갖는 자일리톨이다. 자일리톨의 5개 탄소 분자는 구강내 박테리아에 의해 분해되기 매우 어려운 강한 화학 결합을 갖는다. 따라서, 자일리톨을 함유하는 식품을 섭취하는 경우, 이들 구강내 박테리아 개체수가 줄어들고 감소된다. 따라서, 자일리톨을 함유한 식품은 거의 충치를 일으키지 않는다.

본 발명에 사용되는 다른 폴리올은 말티톨이다. 말티톨은 수소화된 말토오스로서 알려져 있고, 수크로오스와 비슷한 분자량을 지닌 이당류이다.

폴리덱스트로오스는 점도에 영향없이 상당한 농축으로 사용될 수 있는 저칼로리 팽창제이지만, 높은 분자량을 갖고 있기 때문에, 수크로오스보다 상당히 적은 어는점 내림을 갖는다.

덱스트로오스는 단당류이므로 2당류인 수크로오스, 말토오스 또는 락토오스 보다 큰 어는점 내림을 야기한다. 그러나, 작은 비율의 덱스트로오스는 상기 동결점에 현저히 영향을 주지 않고 본 발명의 아이스크림 믹스에 성분으로 사용될 수 있다. 결국, 아스파테임, 아세설팜 칼륨, 네오탐 및 사카린은 본 발명의 감미료로서 사용될 수도 있다. 특히, 네오탐은 수크로오스 보다 매우 높은 분자량(C20 H30 N2 O5)을 가지므로 유리하다.

본 발명의 여러가지 양상은 그것의 바람직한 실시형태를 참조로 더욱 자세히 설명되지만, 본 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 본 발명의 정신과 범위내에서 변화 및 변형이 달성될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 이하의 청구범위에 기재되어 있는 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남없이 본 발명의 시스템의 배합 및 시행으로 각종 변경이 이루어질 수 있음이 예상된다.

도 1은 본 발명의 단면 입면도이다.

도 2A는 수크로오스 분자를 나타낸다.

도 2B는 수크라로오스 분자를 나타낸다.

도 3은 에리트리톨 분자를 나타낸다.

도 4는 자일리톨 분자를 나타낸다.

Claims (32)

1. 공기, 물, 유지방, 탈지 분유, 감미료, 안정제, 유화제 및 향료를 함유하는 아이스크림 믹스를 제조하는 단계;

   상기 믹스를 극저온 장치로 적하시키는 단계;

   상기 믹스의 일부분을 비즈로 동결시키는 단계;

   상기 극저온 장치의 밖으로 상기 비즈를 방출시키는 단계; 및

   상기 비즈가 녹지 않고, 그들의 자유 유동성이 손실되지 않도록 -10℉~0℉의 온도 범위의 동결기 중에 상기 비즈를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 믹스는 균일한 사이즈의 드롭렛의 형태로 적하되는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 믹스의 일부분이 균일한 사이즈의 비즈로 동결되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 동결기는 단시간 동안 +10℉의 온도에 도달하는 일시적인 해동 사이클을 갖는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 동결기는 가정용 동결기이고, 5℉ 이상을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 비유성분으로서 난황분이 함유되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
7. 제 1항에 있어서, 비유성분으로서 건조 유장분을 함유하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 건조 유장분이 고단백질, 감소된 락토오스 함량 및 높은 분자량을 갖도록 처리되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 처리 공정은 유장액을 신속히 막을 통과시킴으로써,

   고단백질 유장 등의 고분자량을 지닌 성분을 유지시킴과 아울러,

   저분자량을 지닌 성분을 걸러내는 것을 포함하는 한외여과 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 안정제는

    믹스 점도를 증가시키고;

    상기 믹스의 유장 제거 또는 분리를 방지하고;

    온도 변동의 기간을 포함하는 상기 저장 단계 동안의 얼음 및 락토오스 결정 성장을 지연 또는 감소시키고;

    상기 비즈로부터 포장재 또는 대기로의 수분 이동을 감소시키고;

    상기 생성물에 균일성을 제공하고;

    녹는 것을 억제하며;

    섭취 동안에 부드러운 질감을 제공하는 단계를 행하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
11. 제 10항에 있어서, 재결정 동안의 얼음 결정의 성장 속도를 제한하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 온도 변동시에 성장된 얼음 결정의 표면에 물이 확산될 수 있는 속도로 변경시키고;

    성장된 얼음 결정의 표면으로부터 용질 및 거대 분자가 떨어질 수 있는 속도로 변경시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
13. 제 1항에 있어서, 상기 안정제와 결합되도록 동결 방지 단백질을 함유하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
14. 제 1항에 있어서, 상기 안정제와 결합되도록 얼음 구조 단백질을 함유하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 얼음 구조 단백질은

    얼음 결정의 표면에 흡착됨으로써,

    상기 결정의 표면에서 얼음이 더욱 성장되는 것을 방지하는 단계를 행하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
16. 제 10항에 있어서, 이전에 동결되지 않은 임의의 유리수가 결합되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
17. 제 1항에 있어서, 상기 안정제에 2차 하이드로콜로이드로서 작용하는 카라기닌이 함유됨으로써,

    상기 아이스크림 믹스내의 카제인 마이셀이 안정화되어,

    상기 아이스크림 믹스의 상분리가 방지되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
18. 제 1항에 있어서, 상기 유화제는 상기 아이스크림 믹스내의 단백질 및 계면활성제로 이루어지는 계면층으로 둘러싸인 일부분이 투명한 지방구의 분리상 및 물 을 안정하게 현탁시키는 단계를 행하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 아이스크림 믹스의 지방/물 계면 장력을 감소시킴으로써, 상기 지방구 표면으로부터 단백질 치환이 일어나고;

    상기 지방구의 안정성을 감소시킴으로써;

    그 지방구의 일부가 결합되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
20. 제 19항에 있어서, 상기 아이스크림 믹스의 에멀젼내에 얼음 결정의 분산된 상을 형성하여 기포 및 얼음 결정이 20μM~50μM의 사이즈 범위이고, 온도 의존성 비동결 상으로 둘러싸여 있는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
21. 제 1항에 있어서, 상기 아이스크림을 적하시키기 전에, 저온 살균처리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
22. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 수크라로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
23. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 에리트리톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
24. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 말티톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
25. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 폴리덱스트로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
26. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 네오탐을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
27. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 아스파테임을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
28. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 사카린을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
29. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 수크로오스보다 큰 분자량을 갖는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
30. 제 1항에 있어서, 상기 감미료는 당알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
31. 제 30항에 있어서, 상기 당알콜은 증점제/팽창제 또는 NMS로서도 기능하고, 얼음 결정 방지제로서 작용할 수도 있는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.
32. 제 30항에 있어서, 상기 수크로오스 분자상의 3개의 수소-산소기가 3개의 염소 원자로 선택적으로 치환됨으로써,

    얻어진 수크라로오스 및 수크로오스의 분자량이 증가되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 아이스크림의 제조방법.

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