KR20090116283A - 원당을 이용한 전화당 시럽의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설탕과 유사한 감미도를 가지며 액상으로 음료 및 제과 제조 공정상 분말형태의 당류에 비해 여러 가지 이점을 지니며 설탕에 비해 소화흡수가 빠른 특징을 지닌 저장시 결정화 현상이 일어나지 않는 안정한 전화당 시럽의 제조 방법에 관한 것으로, ⅰ) 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액에 전화효소를 첨가하여 전화당액을 제조하는 공정; ⅱ) 상기 수득된 전화당액 100 중량부에 대해 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액 9∼15 중량부를 첨가 혼합하는 공정; 및 ⅲ) 수득된 전화당 혼합물을 여과 탈색 이온정제 농축시켜 포도당 함량 38∼45 중량%, 자당 함량 5∼12 중량%, 과당 함량 43∼47 중량%의 저장시 결정화 현상이 발생하지 않는 안정한 전화당 시럽을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

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Description

원당을 이용한 전화당 시럽의 제조 방법{Method for the production of invert sugar syrup from raw sugar}

본 발명은 원당을 이용한 전화당 시럽의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 설탕과 유사한 감미도를 가지며 액상으로 음료 및 제과 제조 공정상 분말형태의 당류에 비해 여러 가지 이점을 지니며 설탕에 비해 소화흡수가 빠른 특징을 지닌 저장시 결정화 현상이 일어나지 않는 안정한 전화당 시럽의 제조 방법에 관한 것이다.

자당을 효소 가수분해하여 전화당 시럽을 제조하는 다수의 방법들이 공지되어 있다.

미국특허 제5,270,177호는 자당 용액을 높은 가수분해활성을 보이는 촉매가 충진되어 있는 관을 통과시켜 90∼95% 전화시킨 후 농축하여 고형분 농도 75%의 전화당 시럽을 연속적으로 제조한다.

미국특허 제4,423,150호는 플룰라리나 풀룰란스(Pullularia pullulans)가 근원이 되는 프럭토실 전이효소를 이용하여 50∼60℃의 온도와 pH 5.4∼5.6의 조건으로 자당을 분해하여 높은 비율의 포도당과 상대적으로 낮은 비율의 과당 그리고 66% 이상의 과당 중합체를 가지는 전화당을 제조 후 이성화, 가수분해를 거쳐 과당 55%의 전화당 시럽을 제조한다.

미국특허 제3,812,010호는 자당을 이온물질이 제거된 물에 용해하고 50∼120℃의 온도로 가열하여 0.05N 염산 또는 강산성 양이온 수지 등으로 처리하여 전화당액을 제조한후 수분을 1% 이하로 농축하고 포도당과 과당을 결정화하여 과당과 포도당을 제조한다.

미국특허 제6,013,491호는 글루타르알데히드(Glutaraldehyde), 셀룰로오즈 트리아세테이트(Cellulose triacetate) 등과 같은 고정제를 이용하여 효모를 섬유질에 부착한 바이오 촉매를 제조하여 반응관에 설치하고 자당 용액을 통과시켜 전화당 시럽을 제조한다.

본 발명은 상온에서 보관시 전화당이 결정화되는 문제점을 개선코자 보관 안 정성이 개선된 전화당 시럽의 제조방법을 개발한 것이며, 이를 위해 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액을 전화효소(Invertase)를 이용하여 효소 가수분해하여 과당, 포도당 혼합액을 제조하고 이를 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액과 혼합하여 과당, 포도당, 자당 혼합액을 제조하고, 이 혼합액을 여과 탈색 후 이온정제, 농축하여 결정화에 안정한 과당 43∼48%의 전화당 시럽을 제조하는 방법을 개발한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상온에서 보관시 전화당이 결정화되는 문제점을 개선코자 보관 안정성이 개선된 전화당 시럽의 제조방법을 개발코자 한 것이며, 이를 위해 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액을 전화효소(Invertase)를 이용하여 효소 가수분해하여 과당, 포도당 혼합액을 제조하고 이를 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액과 혼합하여 과당, 포도당, 자당 혼합액을 제조하고, 이 혼합액을 여과 탈색 후 이온정제, 농축하여 결정화에 안정한 과당 43∼48%의 전화당 시럽을 제조하는 방법을 개발코자 한 것이다.

본 발명의 목적은 ⅰ) 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액에 전화효소를 첨가하여 전화당액을 제조하는 공정; ⅱ) 상기 수득된 전화당액 100 중량부에 대해 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액 9∼15 중량부를 첨가 혼합하는 공정; 및 ⅲ) 수득된 전화당 혼합물을 여과 탈색 이온정제 농축시켜 포도당 함량 38∼45 중량%, 자당 함량 5∼12 중량%, 과당 함량 43∼47 중량%의 저장시 결정화 현상이 발생하지 않는 안정한 전화당 시럽을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

한편 상기 전화효소는 꿀벌의 입이나 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 효모 균주에서 추출된 효소임을 특징으로 한다.

또한 상기 (ⅰ) 공정에서 수득된 전화당액은 과당 47∼49 중량%, 포도당 47∼49 중량%를 함유함을 특징으로 한다.

또한 상기 (ⅲ) 공정에서 여과는 퍼라이트 여과이고, 탈색은 입상 카본을 이용한 탈색이며, 이온정제는 양이온 수지, 음이온 수지 혼성 수지탑을 이용한 이온정제임을 특징으로 한다.

본 발명의 효과는 상온에서 보관시 전화당이 결정화되는 문제점을 개선코자 보관 안정성이 개선된 전화당 시럽의 제조방법을 제공하는 것이며, 이를 위해 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액을 전화효소(Invertase)를 이용하여 효소 가수분해하여 과당, 포도당 혼합액을 제조하고 이를 고형분 함량 35∼45%의 원당 용액과 혼합하여 과당, 포도당, 자당 혼합액을 제조하고, 이 혼합액을 여과 탈색 후 이온정제, 농축하여 결정화에 안정한 과당 43∼48%의 전화당 시럽을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 효과는 설탕과 유사한 감미도를 가지며 액상으로 음료 및 제과 제조 공정상 분말형태의 당류에 비해 여러 가지 이점을 가지며 설탕에 비해 소화흡수가 빠른 특징을 가지는 전화당을 제조하는 방법으로 저장시 결정화 현상이 일어나지 않도록 원료 당액과 혼합하여 저장성과 사용성이 향상된 전화당 시럽을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 고형분 대비 43∼47 중량%의 과당을 함유하는 전화당 시럽의 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여 고형분 농도 35∼45 중량%, 바람직하게는 40 중량%의 원당 용액을 반응탱크에 주입한 후 전화효소(Invertase)를 이용하여 이당류 이상의 함량이 1%이하가 되도록 포도당과 과당으로 완전히 가수분해시켜 47∼49 중량%의 과당함량을 가지는 전화당을 제조하고 고형분 함량 35∼45 중량%, 바람직하게는 40 중량%의 원당 용액을 상기 전화당과 혼합하여 퍼라이트 여과를 실시하고 입상카본을 이용하여 탈색 처리한 후 다시 한번 필터프레스(Filter press)를 이용하여 여과하고 양이온수지, 음이온수지, 혼상수지탑을 통과 시켜 이온정제 처리한 당액을 연속진공농축장치(Falling Film Evaporator)를 이용하여 6.1∼6.3kgf/㎠의 스팁압과 진공도 580㎜Hg의 조건으로 고형분 농도 72∼77 중량%, 바람직하게는 75 중량%로 농축하여 고형분 대비 43∼47 중량%의 과당을 함유하는 전화당 시럽을 제조하는 것이다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[효소 가수분해]

고형분 농도 55∼65 중량%의 원당 용액을 보온처리가 되어 있는 반응탱크에 넣고 온수를 주입하여 고형분 농도 35∼45 중량% 바람직하게는 40 중량%, 온도 55∼75℃, 바람직하게는 60℃로 조절하고 염산을 첨가하여 pH 4.0∼5.0, 바람직하게는 pH 4.5로 조절후 전화효소(Invertase)를 고형분 대비 0.03∼0.07% 바람직하게는 0.05% 첨가하여 20∼30시간, 바람직하게는 24시간 동안 효소가수분해를 실시한다.

가수분해 완료 전화당액은 과당 47∼49 중량%, 포도당 47∼49 중량%, 이당류 이상 0.5∼1 중량%의 함량을 가진다. 전화효소(Invertase)는 자연 중에 꿀벌의 입이나 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)와 같은 효모에 존재하며 자당을 포도당과 과당으로 가수분해시킨다.

전화효소(Invertase)를 이용한 전화당 제조방법은 미국특허 US2005/0084939호에 기재되어 있다.

[원당 시럽 혼합]

자당을 효소 가수분해하여 99 중량%이상 전화하여 제조한 고형분 농도 72∼77 중량%의 전화당 시럽은 포도당과 과당이 1:1의 비율로 존재하고 각각 47∼49 중량%의 함량을 보인다. 포도당은 과당에 비해 1/5수준의 낮은 용해도를 가지며 상기 전화당 시럽에 함유되어 있는 47∼49 중량% 포도당은 수분 함량이 23∼28 중량%의 수준으로 가열 농축된 시럽의 조건에서 과포화되어 불안정한 상태가 되고 이는 상온에서 보관시 쉽게 결정이 석출되는 문제를 야기하였다.

이와 같은 문제점을 보완하기 위하여 본 발명은 상기 전화당에 고형분 농도 35∼45 중량%의 원당 용액을 전화당액 100 중량부 대비 9∼15 중량부, 바람직하게는 10 중량부를 첨가하여 포도당 38∼45 중량% 과당 43∼47 중량%, 자당 5∼12 중량%로 당조성을 조절하였다.

이는 용해도가 높은 자당과 과당의 비율을 높여 상대적으로 용해도가 낮은 포도당의 비율을 하향 조정함으로써 수분함량이 낮은 시럽의 상태에서도 결정이 석출되지 않는 안정한 상태가 유지되는 효과를 보였다.

도 1은 본 발명의 원당을 이용한 전화당 시럽의 제조 방법의 공정도이다.

[도면 부호 설명]

1. 고형분 함량 40%의 원당 용액을 효소 반응조에 주입

2. 염산을 이용하여 pH 4.5로 조절하고, 온도 65℃의 조건으로 전화효소(invertase)를 투입하여 24시간 효소가수분해 실시

3. 원당 용액과 함께 여과기로 주입

4. 여과 실시

5. 활성 카본을 이용하여 탈색

6. 탈색 완료액을 재여과 실시

7. 음이온, 음이온, 양이온 음이온 혼상탑을 이용하여 이온정제

8. 연속 진공 농축하여 고형분 함량 75 중량%의 전화당 시럽 제조

Claims (4)

1. ⅰ) 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액에 전화효소를 첨가하여 전화당액을 제조하는 공정;

   ⅱ) 상기 수득된 전화당액 100 중량부에 대해 고형분 함량 35∼45 중량%의 원당 용액 9∼15 중량부를 첨가 혼합하는 공정; 및

   ⅲ) 수득된 전화당 혼합물을 여과 탈색 이온정제 농축시켜 포도당 함량 38∼45 중량%, 자당 함량 5∼12 중량%, 과당 함량 43∼47 중량%의 저장시 결정화 현상이 발생하지 않는 안정한 전화당 시럽을 제조하는 방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 전화효소는 꿀벌의 입이나 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 효모 균주에서 추출된 효소임을 특징으로 하는 전화당 시럽의 제조 방법
3. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ) 공정에서 수득된 전화당액은 과당 47∼49 중량%, 포도당 47∼49 중량%를 함유함을 특징으로 하는 전화당 시럽의 제조 방법
4. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅲ) 공정에서 여과는 퍼라이트 여과이고, 탈색은 입상 카본을 이용한 탈색이며, 이온정제는 양이온 수지, 음이온 수지 혼성 수지탑을 이용한 이온정제임을 특징으로 하는 전화당 시럽의 제조 방법

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