KR20080098592A - 지방 함유 분말의 냉 액체 용해도의 개선 - Google Patents

지방 함유 분말의 냉 액체 용해도의 개선 Download PDF

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Abstract

본 발명의 지방 함유 분말은 50% 이하의 지방을 함유하여, 분말 입자의 지방 표면이 입자성 유동제와 회합된 것이다.

Description

지방 함유 분말의 냉 액체 용해도의 개선{IMPROVEMENT OF COLD LIQUID SOLUBILITY OF FAT-CONTAINING POWDERS}
본 발명은, 분말 분야, 특히 개선된 냉 액체 (일례로 물) 용해도를 가지는 지방 함유 분말 및 그러한 분말의 제조 방법에 관련된다.
지난 수십 년간, 냉 액체에 바로 녹는 분말에 대한 시장의 요구가 증대되어왔다. 그러한 분말은 건조, 분말화된 영양 성분에 기초한 액체 식료품 또는 음료 제조에 응용된다.
액체에서 분말의 재구성은 4개 단계, 즉 습윤성, 가라앉음/잠김, 분산 및 용해로 분리될 수 있다. 이들 각 재구성 단계간 명확한 경계는 없으나, 벌크 분말에서 물/액체의 침투를 조절하는 습윤성이 가장 중요한 인자로 보통 인지된다.
많은 연구에 따르면, 습윤성은 분말의 용매에 대한 접촉각에 의해 주로 영향을 입는 것으로 나타났으며, 이는 다시 분말의 지방 함량 및 분말 입자크기에 의존한다. 액체 침투 면에서 분말의 습윤성에 영향을 미치는 기타 인자는 분말 다공성, 액체 점도 및 액체와 분말간 표면장력을 포함한다.
이러한 면에서, 응집 분말, 즉 단일 입자들이 보다 큰 과립 및 응집물을 형성한 분말이 물과 혼합 시 통상의 분말에 비해 개선된 습윤성을 가지는 것으로 오랫동안 알 려져 왔다.
일례로, US 3,821,436 는 냉온 액체 모두에서 물에 쉽게 가용성이고 자유유동성이면서 비흡습성인 식품에 사용되는 분말을 기재한다. 그 실시예에서는, 습윤성 및 따라서 9°-10°C의 물에서의 용해도가 입자 크기에 영향을 받는 것을 나타내었다.
그러나 지방 함유 분말의 경우에는 응집이 불충분한데, 이는 상기 분말이 입자의 표면상에 얇은 지방 막을 형성하는 경향이 있어서, 냉수에서 분말이 튕겨지게 하기 때문이다. 실제로, 지방으로 덮인 분말의 표면은 소수성으로서 액체에 대한 분말의 높은 접촉각을 야기하여 따라서 분말을 덜 습윤성이면서 덜 가용성으로 만든다.
나아가, 지방의 융점이 용매의 온도보다 높으면, 이들 분말의 습윤성은 더 나빠지게 된다.
지금까지 상기 문제에 대한 해결책은, 일례로 대두 레시틴과 같이 상기 분말의 표면 특성을 개질하는 계면 활성 시약 (계면활성제)을 사용하는 것이었다.
그러나, 계면활성제의 사용은, 유동성과 같은 상기 분말의 기타 특성에 부정적 영향을 또한 미치고, 감각적 특성 (일례로 특이적 대두향)에조차 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은 물과 같은 냉 액체 중의 지방 함유 분말의 용해도를 개선하는 것이다.
상기 목적은, 독립항들의 내용에 따라 달성된다. 종속항들은 본 발명의 중심 사상을 추가로 발전시킨다.
이를 위해, 본 발명은 제 1 면에서 냉 액체 내에서 가용성인 지방 함유 분말 조성물을 제안한다. 분말 입자의 지방 표면은 입자성 유동제와 회합된다.
보다 구체적으로, 본 발명은 지방으로 덮일 수 있는 분말 입자를 제공한다. 입자 표면은 보다 작은 평균 직경 크기를 가지는 유동제 입자와 회합된다.
본 발명의 제 2 면에서, 입자성 유동제를 분말에 첨가하는 단계를 포함하는 지방 함유 분말의 용해도를 개선하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명 제 3 면에서, 냉 액체 중 지방 함유 분말의 용해도 개선을 위한 입자성 유동제의 용도가 제공된다.
본 발명은 이제 본 발명의 예시적 구현 및 첨부된 도면의 그림에 의해 상세히 설명된다.
본 명세서에 기재된 백분율은, 달리 명시되지 않는 한 중량%에 관련된다.
도면의 간단한 설명
도 1은, 본 발명의 분말 조성물에서 발견될 수 있는 개별 분말 입자를 나타낸다. 분말 입자는 유동제 입자가 부착될 수 있는 지방성 표면을 포함한다. 도 1의 차원이 실제 스케일에 따라 그려지지는 않았으나, 유동제 입자는 어느 경우에 있어서나 분말 입자보다 작다.
발명의 상세한 설명
바람직하게, 본 발명의 지방 함유 분말은, 0.1%-50%의 지방을 함유 가능하다. 분말 입자의 표면은 입자성 유동제와 회합된다.
이는 도 1에 도식적으로 나타나있다. 도면에서 보이듯이, 유동제 입자는 분말 입자에 비해 작은 크기이다. 이에 따라 분말 입자가 다수의 유동제 입자들과 접촉 가능하게 되어, 유동제 입자들이 분말 입자 표면에 밀접하게 회합되게 된다. 이는, 부착된 유동제 입자에 의해 둘러싸인 분말 입자를 생산한다. 분말 입자 표면 및 유동제 입자간의 분자간 힘은, 분말 입자 및 유동제 입자간의 긴밀한 회합을 형성하게 한다. 지방 함유 분말의 냉수 용해도를 개선하는 것으로 추정되는 것은 바로 유동제 입자에 의한 분말 입자의 상기 "코팅"이다.
분말 입자에 대한 유동제 입자의 이러한 부착은, 분말의 표면 특성 개질을 도모한다.
지방 함유 분말의 경우, 지방 함유 분말의 소수성 표면 특성을 변형하여 보다 친수성 표면으로 할 수 있고, 이는 냉 액체에서 분말이 보다 가용성이도록 만든다. 유동제의 습윤성 특성이, "코팅된" 지방 함유 분말의 습윤성을 결정하는 것으로 판단된다.
또한, 분말 입자에 대한 유동제 입자의 커플링은, 냉 액체 중에서 분말의 습윤성을 증가시키는 것으로 추정된다. 분말 재구성의 한 단계인 습윤성의 개선은 필연적으로 분말의 용해도를 촉진한다.
용해도 개선을 위해, 유동제 입자의 다공성 및 그 결과인 유동제의 밀도가 또한 중요하다. 다공성이 클수록 (즉 따라서 밀도가 낮을수록), 용해도가 우수하다. 바람직하게, 유동제는 100g/l 미만의 태핑된 (tapped) 밀도를 가진다. 유동제의 낮은 태핑된 밀도는, 분말 입자 코팅에 유리한데, 이는 동일한 효과를 위해서 보다 소량의 유동제 만이 필요해지기 때문이다.
본 발명에서, 입자성 유동제는, 실리카, 소듐 실리코 알루미네이트, 알루미늄 실리케이트 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게, 이는 300 마이크론 미만, 더 바람직하게는 200 마이크론 미만, 더욱더 바람직하게는 1-20 마이크론, 가장 바람직하게는 2-7 마이크론의 평균 입자 직경 크기를 가지는 실리카 (이산화규소)이다.
분말 자체의 평균 직경 크기는 일례로 100-500 마이크론 범위, 바람직하게는 200-400 마이크론 범위일 수 있다.
도 1에서와 같은 코팅을 가능하게 하기 위해 입자성 유동제의 크기는 따라서 분말의 크기보다 작다.
이론에 매이지 않고, 직경이 작은 유동제 입자의 사용은, Van-der-Waals 힘이 충분히 커서 유동제 입자를 지방 함유 입자의 표면에 결합시키는 유리한 점을 제공하는 것으로 판단된다. 이는 분말 표면의 특성을 변형시켜 보다 친수성화 시키고 따라서 물, 특히 냉수 (일례로 5°C의 온도)에 더 가용성이 되도록 하는 유익한 효과를 가진다.
본 발명 분말 조성물 내에 존재하는 입자성 유동제는 바람직하게는 분말의 0.1-10 중량%, 가장 바람직하게는 1-5 중량%의 양으로 존재한다. 정확한 양은 또한 분말의 지방 함량에 의존할 것이다. 지방 함량이 적을수록, 소량의 유동제 만이 필요하다.
상기한 양으로 작은 크기의 유동제를 사용함에 의한 상승적 잇점은, 수득한 분말의 유동성 및 습윤성의 예기치 못한 개선이다.
본 발명의 지방 함유 분말 조성물은 0.1-50%의 지방을 함유할 수 있고, 지방 공급원은 동물 및/또는 식물 기원이다. 본 발명 적용시, 지방은 저융점 지방, 고융점 지방 또는 이들의 조합으로부터 선택 가능하다.
"저융점" 지방은, 0°C 미만의 융점을 가지는 임의의 지방을 의미한다. 그러한 지방의 예는, 라드, 대두유, 야채유, 카놀라유, 평지씨유, 목화씨유, 코코넛유, 중쇄 트리글리세리드유 등이다.
"고융점" 지방은, 0°C 초과의 융점을 가지는 임의의 지방을 의미한다. 그러한 "고융점" 지방의 예는, 버터 지방, 우지, 수소화 우지, 수소화유, 야자유, 땅콩유 등이다.
본 발명에서, 고융점 대 저융점 지방의 조합으로 0:1 내지 3:1 범위의 비율의 것을 사용 가능하다.
본 발명의 바람직한 구현에서, 고융점 대 저융점의 비율은 2:1이다. 고융점 및 저융점 지방의 조합에서, 2/3 중량%가 고융점 지방이며 1/3 중량%가 저융점 지방으로 이루어진 총 지방 함량이 분말의 냉수 용해도를 증가시킴을 실제로 놀랍게도 발견하였다. 상기 효과는, 지방의 융점이 냉 용매 용해도의 결정적 인자인 것으로 통상 고려되는 지식에 비추어볼 때 기대치 못한 것이다. 또한, 상기 조합은, 고융점 지방만이 독립적으로 사용될 때 필요한 양과 비교하여 냉수 용해도를 달성하기 위해 적은 유동제 만이 필요하다는 놀라운 잇점을 제공한다.
고융점 및 저융점 지방의 혼합은, 물성 및 향미를 고려하여 선택되며, 비용상의 상당한 잇점을 제공할 뿐 아니라 분말 조성물에 보다 나은 안정성을 제공하는 잇점을 가진다.
본 발명의 분말 조성물은, 단백질 및 탄수화물로부터 선택되는 하나 이상의 추가의 성분을 포함 가능하다. 탄수화물의 바람직한 공급원은 일례로 말토덱스트린이며, 이는 본 발명 분말 조성물에서 60% 이하, 나아가 75% 이하의 양으로도 사용 가능하다. 단백질의 바람직한 공급원은 우유 고형물 비-지방 (MSNF)로 제공되며, 이는 조성물 내에 60% 이하의 양으로 존재 가능하다.
본 발명의 분말 조성물은 안정화제를 추가로 포함 가능하다. 이는 캐럽 밀가루 (carob flour), 구아르 밀가루, 알지네이트, 카복시메틸 셀룰로스, 잔탄, 카라기난, 젤라틴, 전분, 달걀 알부민, 대두 알부민을 포함하며, 이는 0.1-0.7%의 양으로 단독 또는 혼합물 형태로 사용되는 것이다.
기타 임의의 추가 성분은, 에멀젼화제를 포함하며, 이는, 0.1-1% 양의 증류된 모노글리세리드, 모노- 및 디글리세리드, 모노글리세리드의 아세트산 에스터, 모노글리세리드의 유기산 에스터, 지방산의 소르비탄 에스터, 지방산의 프로필렌 글리콜 에스터, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 대두 레시틴, 분할된 레시틴 및 상기의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
분말 조성물은 나아가 비타민, 미네랄, 일례로 베타카로틴과 같은 착색제, 및/또는 일례로 덱스트로스 또는 슈크로스와 같은 감미제를 포함할 수 있는 임의 타입의 향미제를 추가로 포함 가능하다.
본 발명의 분말 조성물은 액체와 혼합시 커피, 초컬릿, 과일 음료, 유제품 음료, 칵테일, 액체 식료품 등과 같은 즉석 음료를 제공한다. 본 발명의 분말 조성물은 일례로 즉석 커피 과립, 설탕 등과 같은 기타 건조 재료와 추가로 혼합되어 분말 혼합 조성물을 형성할 수 있다 (일례로 커피 믹스). 이들은 또한 유아 이유식의 기본이 될 수도 있다.
본 발명 지방 함유 분말의 냉 액체에서의 습윤성 및 용해도의 개선은, 통상의 분말에서 케이킹 (즉 분말의 수분 흡수)을 방지하기 위해 전통적으로 유동제를 사용하여 온 사실에 비추면 더욱 놀랍다.
본 발명은 또한 지방 함유 분말의 유동성 및 맛에 영향을 줄 수 있는 지방 함유 분말에서 "표면 변형제"로 전통적으로 사용되어 온 계면활성제로 코팅되고, 저융점의 지방의 사용에 보통 국한된 당업계에서 발견되는 통상의 분말에 비해 월등한 효과를 제공한다.
본 발명 방법 실시를 위해, 지방 함유 분말은 당업계 공지의 수단으로 제조 가능하다. 일례로, 재료의 조합을 물 또는 기타 액체 재료와 혼합하여 균일한 분산물을 형성할 수 있다. 혼합물을 멸균하고 조성물에 따라 약 35-75%의 고형물로 증발시키고, 이후 농축물을 균질화하고 최종적으로 건조시킨다. 건조 온도는 조성물, 탄수화물 및 지방 함량, 농축물의 총 고형물 등에 따라 70-100℃에서 가변이다. 조성물은 통상의 분무 건조기로 건조하여 균일한 분말을 형성 가능하다. 입자성 유동제를 이후 제조된 분말에 가하고 완전히 혼합하여 분말 입자, 특히 분말 입자의 지방 표면이 입자성 유동제와 회합되도록 할 수 있다.
이에 따라 추가의 처리 (일례로 응집과 같은)가 필요치 않다는 잇점이 제공된다. 결과의 분말은, 추가의 값비싼 처리 단계 없이 변형된 재구성 특성을 가진다.
본 발명은 바람직한 구현 및 제형화 모드의 실시예에 따라 하기에 설명된다. 그러나, 각종 적용 및/또는 변형이 본 발명 범위 내에서 가능하다.
레시피 A (고융점 지방)
Figure 112008054936111-PCT00001
레시피 B (고융점 및 저융점 지방 혼합물)
Figure 112008054936111-PCT00002
레시피 C (저융점 지방)
Figure 112008054936111-PCT00003
상기한 레시피는 양호한 냉수 용해도를 나타낸다.
실시예 2 : 비교예
하기의 비교예는, 지방 함유 분말의 냉수 용해도에 대한 상이한 유동제의 입자 크기 및 밀도의 영향을 나타낸다. 테스트는, 각 테스트에 대해 유동제가 변형된 레시피 A에 따른 분말에 대해 실행한다.
분말의 재구성 거동을 개조한 용해도 테스트로 평가한다. 분말 18g을 150mL 냉수 (5℃ 미만) 비이커에 붓는다. 분말의 가라앉음 상태를 5초의 최초 시간 간격으로 관측한다. 스푼으로 휘저은 후 추가의 15초 이후 체질하여 불용 분말의 양을 측정한다. 체의 사진을 찍고 평가한다. 체 상에 잔류물이 없거나 적은 것은 양호한 냉수 용해도를 의미한다.
유동제: 실리카, 입자 크기 100 μm, 태핑된 밀도 280 g/l.
Figure 112008054936111-PCT00004
표 1
유동제: 실리카, 입자 크기 5 μm, 태핑된 밀도 75 g/l.
Figure 112008054936111-PCT00005
표 2
유동제: 알루미늄 실리케이트, 입자 크기 5 μm, 태핑된 밀도 300 g/l.
Figure 112008054936111-PCT00006
표 3
유동제: 실리카, 입자 크기 3 μm, 태핑된 밀도 70 g/l.
Figure 112008054936111-PCT00007
표 4
유동제: 실리카, 입자 크기 15 μm, 태핑된 밀도 175 g/l.
Figure 112008054936111-PCT00008
표 5
상기 표들로부터, 낮은 태핑된 밀도 (큰 공극성) 및 작은 입자 크기가 냉수 용해도를 달성하기 위해 바람직한 것임이 명백하다.

Claims (32)

  1. 분말 입자의 지방 표면이 입자성 유동제와 회합된 것을 특징으로하는, 냉 액체에서 가용성인 지방 함유 분말 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 입자성 유동제가 실리카, 소듐 실리코 알루미네이트, 알루미늄 실리케이트 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 분말 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유동제의 입자 크기가 평균 분말 입자 크기보다 작은 분말 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 300 마이크론 미만인 분말 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 200 마이크론 미만인 분말 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 1 내지 20 마이크론인 분말 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 2 내지 7 마이크론인 분말 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제의 태핑된 밀도가 100g/l 미만인 분말 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제가 분말 조성물의 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 분말 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 입자성 유동제가 분말 조성물의 1 내지 5 중량%의 양으로 존재하는 분말 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 총 지방 함량이 0.1 내지 50 중량%인 분말 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 지방의 융점이 0℃ 미만인 분말 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서, 지방의 융점이 0℃ 초과인 분말 조성물.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항에 있어서, 지방이, 고융점 지방 대 저융점 지방의 비율 0:1 내지 3:1 범위로 이루어진 분말 조성물.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항에 있어서, 총 지방 함량이, 2/3 중량%의 고융점 지방 및 1/3 중량%의 저융점 지방으로 이루어진 분말 조성물.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 단백질 및 탄수화물로부터 선택되는 하나 이상의 추가의 성분을 포함하는 분말 조성물.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 안정화제, 에멀젼화제, 비타민, 미네랄, 풍미 개질제, 착색제 등에서 선택되는 추가의 재료 하나 이상을 포함하는 분말 조성물.
  18. 분발 입자들의 표면이, 평균 직경이 평균 분말 입자 직경보다 작은 입자성 유동제의 입자들과 회합된 것을 특징으로하는, 음식 재료 분말 입자.
  19. 제 18 항에 있어서, 유동제 입자들의 크기가 평균 분말 입자 크기보다 적어도 10 배 작은 분말 입자.
  20. 입자성 유동제를 지방 함유 분말에 첨가하는 단계를 포함하는, 냉 액체 중에서의 지방 함유 분말 용해도 개선 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 입자성 유동제가 실리카, 소듐 실리코 알루미네이트, 알루미늄 실리케이트 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 유동제의 입자 크기가 평균 분말 입자 크기보다 작은 방법.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 300 마이크론 미만인 방법.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 2 내지 7 마이크론인 방법.
  25. 제 20 항 내지 제 24 항에 있어서, 입자성 유동제가 분말 조성물의 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 방법.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항에 있어서, 조성물 총 지방 함량이 0.1 내지 50 중량%인 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 고융점 지방 대 저융점 지방의 비율이 0:1 내지 3:1 범위인 방법.
  28. 식품 및 식품 재료 분말의 냉수 용해도 개선을 위한 입자성 유동제의 용도.
  29. 제 28 항에 있어서, 입자성 유동제가 실리카, 소듐 실리코 알루미네이트, 알루미늄 실리케이트 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 용도.
  30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 유동제의 입자 크기가 평균 분말 입자 크기보다 작은 용도.
  31. 제 28 항 내지 제 30 항에 있어서, 입자성 유동제의 평균 입자 크기가 300 마이크론 미만인 용도.
  32. 제 28 항 내지 제 31 항에 있어서, 입자성 유동제가 분말 조성물의 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 용도.
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