KR20100072221A - 즉석 음료 분말 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복원시 향상된 거품 형성을 제공하는 즉석 음료 분말, 바람직하게는 즉석 커피 분말에 관한 것이다. 상기 분말은 55 % 이상의 기공률을 갖는 입자를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 분말의 용도, 및 상기 분말의 제조방법에 관한 것이다.

Description

즉석 음료 분말 {INSTANT DRINK POWDER}

본 발명은 복원시 향상된 거품 형성을 제공하는 즉석 음료 분말, 바람직하게는 즉석 커피 분말에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 분말의 용도, 및 상기 분말의 제조방법에 관한 것이다.

즉석 음료에 거품 형성을 향상시키기 위해 수많은 방법이 기재되어 있다. 예를 들어 WO 97/33482 는 가용성 화이트너 분말 및 가용성 커피 분말을 함유하는 기체를 포함하는 가용성 커피 음료 분말에 관한 것이다. EP 0 154 192 B2 및 GB 2 154 422 A 는, 단백질/락토오스 중량비가 1/3 내지 1/5 이고 안정화 염을 포함하는 가루 물질에 물을 첨가함으로써 거품 형성 음료를 수득하기 위한 방법이 기재되어 있다.

또한 거품 형성 크리머가 US 4,438,147 에 개시되어 있다. 분무-건조된 분말의 거품 형성 능력을 증가시키는 방법이 EP 1 627 572 에 기재되어 있고, 이에 의하면 내부 공동을 갖는 분말화 가용성 조성물의 무정형 입자에 기체를 충전시킨다. 거품 형성 가용성 커피 분말을 제공하기 위해서 가압된 기체를 내부 공동에 충전하는 다른 방법이 EP 1 627 568 에 기재되어 있다. 거품이 형성된 상부 표면을 갖는 가용성 커피 음료가 US 6,964,789 에 기재되어 있다.

대부분의 종래기술은 복원시 원하는 포말 및 거품을 제공하는 크리머 성분을 갖는 음료를 취급한다. 그러나, 소수의 인용문이 크리머 성분을 포함하지 않고, 상부 표면에 약간의 거품이 생기는 즉석 음료에 관한 것이다. 이러한 음료 조성물은 예를 들어 US 5,882,717 및 EP 0 839 457 에 기재되어 있다. 복원된 커피 음료는 볶아서 분쇄된 에스프레소 커피로 제조된 에스프레소에 형성된 거품("크레마" 로 지칭됨) 을 재현한 컵 내부에 향상된 거품을 갖는 음료이다.

그러므로 거품이 생기는 즉석 음료의 분야에서 개선의 여지는 여전히 있다.

본 발명의 목적

따라서 본 발명의 목적은 즉석 음료 분말을 복원시킬 때 생성되는 거품의 양 및 안정성을 향상시키는 것이다.

발명의 요약

따라서, 독립항의 특징을 통해 상기 요구를 해결한다. 종속항은 발명의 중심 사상을 추가로 전개시킨다.

그러므로, 제 1 양상에서 본 발명은 분말 입자의 기공률이 65 % 이상, 바람직하게는 70 % 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 분말 입자를 포함하는 즉석 음료 분말에 관한 것이다.

즉석 음료의 제조를 위한 청구범위 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 분말의 용도가 또한 본 발명의 일부를 형성한다.

본 발명의 제 3 양상은 하기 단계를 포함하는 즉석 음료 분말의 제조방법 및 이러한 방법으로 수득가능한 생성물에 존재한다:

a. 즉석 음료 추출물에 50 내지 400 bar, 바람직하게는 150 내지 400 bar 의 압력을 가하는 단계,

b. 가압된 추출물에 기체를 첨가하는 단계,

c. 추출물을 분무 및 건조하여 즉석 음료 분말을 생성하는 단계.

발명의 상세한 설명

본 발명은 크레마가 향상된 즉석 음료 조성물에 관한 것이다. "크레마" 는 액체의 표면 상에 형성된 촘촘한 거품을 의미한다. 예를 들어, 크레마는 볶아서 분쇄된 커피를 고압하에서 특정 커피 기계로 추출할 때 관찰된다.

하기 설명에서, 바람직한 구현예로서 즉석 커피 조성물을 언급한다.

그러나 즉석 음료 조성물은 코코아, 초콜렛, 차, 수프, 과일 음료 등일 수 있다.

즉석 음료 조성물은 액체, 예를 들어 고온 또는 저온 물, 우유, 주스 등의 첨가로 복원될 수 있는 건조된, 가용성 분말 조성물을 의미한다.

본 발명의 즉석 커피 분말은 분말 입자의 기공률이 55 % 이상, 바람직하게는 65 % 이상, 더 더욱 바람직하게는 70 % 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 분말 입자를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 분말 입자 기공률은 65 내지 85 %, 더욱 바람직하게는 65 내지 80 %, 더 더욱 바람직하게는 70 내지 80 %, 가장 바람직하게는 70 내지 75 % 이다.

기공률은 당업계에서 공지된 수단에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 기공률은 하기 식으로 측정될 수 있다:

[식 중, Vp 는 입자의 부피이고, Vcm 는 입자 내 커피 매트릭스의 부피임]. 이들 값은 수은 기공측정법과 같은 표준 측정법 또는 X-선 단층촬영 기술에 의해 측정될 수 있다.

따라서 본 발명의 분말은 공지된 생성물과 비교하여 높은 기공률에 특징이 있다 (도 1 참조). 높은 기공률은 본 발명의 분말의 수용성을 양호하게 할 뿐만 아니라, 분말을 복원시킬 때 형성되는 크레마의 양을 또한 증가시킨다.

본 분말의 기공의 평균 지름 D₅₀ 은 80 마이크론 미만, 바람직하게는 60 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 40 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 25 마이크론 미만이다. 상기 입자의 공동 공간 분포는 X-선 단층촬영에 의해 측정된다. 본 분말을 특징짓는 기공 크기는 US 5,882,717 에 기재된 크기보다 더 크다. 그러나 놀랍게도, 더 큰 기공 크기가 최종 복원된 생성물에서 촘촘하고 넉넉한 크레마를 여전히 제공하는 것을 발견하였다.

본 발명의 분말은 또한 X-선 단층촬영으로부터 수득되는, 입자 내 공동 공간 분포의 폭 (span) 에 특징이 있을 수 있다. 분포의 폭은 하기 식으로 계산될 수 있다:

[식 중, D₉₀, D₁₀ 및 D₅₀ 은 입자들 중 입자 부피가 각각 90%, 10% 및 50% 가 이런 값 미만의 크기를 갖는 직경을 나타냄]. 그러므로, 4 미만, 바람직하게는 3 미만, 더욱 바람직하게는 2 미만, 가장 바람직하게는 1.5 미만의 분포 폭 인수 (n) 는 본 발명에 따른 분말 기공의 특징이다. 폭 인수 (n) 가 낮을수록, 입도 분포는 더욱 균일하고 뚜렷하다. 따라서, 본 발명의 생성물은 종래의 생성물보다 더욱 뚜렷한 입도 분포에 특징이 있다 (도 2 참고).

분말 입자의 입자 크기는 예를 들어 중간 입자 지름 (부피 분포), X₅₀ 에 특징이 있을 수 있다. X₅₀ 은 바람직하게는 50 내지 500 마이크론, 예를 들어 100 내지 300 마이크론, 또는 150 내지 250 마이크론 범위에 있다.

이러한 특징은 본 발명의 분말에, 액체 내에서 분말이 복원될 때 향상된 크레마 및 크레마의 안정성을 포함하는 장점을 부여한다.

제 1 양상에서, 향상된 기공률이 크레마의 양 및 안정성이 향상된 즉석 음료를 제공하는 것을 발견하였다. 도 3 은 본 발명의 생성물 (PI I 및 II) 보다 더 낮은 기공률을 갖는 전체 종래 생성물 (PA I, PA II 및 PA III) 이 결과적으로 더 적은 양의 크레마를 생성하는 것을 보여준다. 생성된 크레마의 양은 처음에 밸브로 차단된 물 저장소와 연결된 복원 용기로 구성된 간단한 장치 (도 5) 로 측정될 수 있다. 상기 용기에서 즉석 음료를 복원시킨 후 (본원에 언급된 모든 결과를 위한 85 ℃ 에서 5 g 의 분말 및 200 ㎖ 의 탈이온수), 눈금 모세관이 끝에 있는 특별한 뚜껑으로 복원 용기를 밀폐시킨다. 그리고 나서, 복원 용기 및 물 저장소 사이의 밸브를 열고, 물 (임의 온도의 표준 수돗물)이 위를 향해 모세관으로 복원된 음료를 밀어내어, 크레마 부피의 판독을 가능하게 한다.

복원시 상기 측정 방법에 따라 종래 생성물은 약 6 내지 9 ㎖ 의 크레마를 생성시키는 것을 보여준 반면, 본 발명의 생성물은 10 ㎖ 초과의 크레마를 생성시킨다.

또한 기공 크기의 좁은 크기 분포는 종래 생성물에서 관찰되지 않은 크레마에 안정성을 부여하는 것으로 여겨진다. 더욱 놀랍게도. 좁은 크기 분포 및 높은 기공률과 상기 정의된 기공 크기의 조합이 복원된 생성물에, 거품, 안정성 및 양의 조화의 관점에서, 향상된 관능적 특성을 부여하는 것을 발견하였다.

거품이 생기는 생성물을 제공하기 위해 많은 종래 생성물에 사용되던 크리머, 락트 단백질, 지방, 안정화 염 등은, 본 발명에 의해 제외되지 않더라도 불필요하다. 그리하여 거품이 생기는 음료는 상기 언급된 분말 입자의 변수를 간단히 조절함으로써 임의 첨가제를 사용하지 않고 수득될 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 음료 분말은 크리머 및/또는 화이트너를 포함한다.

따라서, 즉석 음료의 제조를 위한 본 발명의 분말 용도를 제공한다. 바람직하게는, 상기 즉석 음료는 커피이다. 본 발명의 분말이 액체에서 복원되면, (200 ㎖ 의 물에 5 g 의 분말 사용시) 1O ㎖ 이상의 크레마를 갖는 즉석 음료가 된다. 이는 도 3 에서 보여지는 바와 같이 공지된 생성물보다 상당히 향상된 것이다.

본 즉석 음료 분말의 제조방법은 도 4 에 도식화하였다. 제 1 단계에서, 즉석 음료 추출물에 고압, 전형적으로 50 내지 400 bar, 바람직하게는 150 내지 350 bar 를 가한다. 고압 펌프 (2) 앞 및/또는 뒤에서, 추출물이 혼합 장치 (1) 에서 혼합된다. 그리고 나서 즉석 음료는 고압 펌프 (2) 로 분사 노즐 (3) 에 전달된다. 바람직한 구현예에서, 추출물은 10 내지 70 ℃, 바람직하게는 30 내지 70 ℃ 의 온도에서 35 내지 70 % 의 건조 물질 함량을 갖는 커피 추출물이다. 커피 추출물의 오일 함량을 적게 유지하는 것이 유리할 수 있다.

예를 들어 일 구현예에서 고압 펌프 (2) 및 분사 노즐 (3) 사이에서, 기체가 가압된 추출물에 첨가된다. 다른 구현예에서, 고압 펌프 전에 기체는 추출물에 첨가된다. 전형적으로, 상기 기체는 질소, 이산화탄소, 아산화질소 또는 아르곤으로부터 선택된다. 바람직하게는, 상기 기체는 질소이다. 첨가된 기체의 양은 전체 기체가 추출물에 용해되는 정도로 통제된다. 물 또는 수용액이 상기 기체에 첨가될 수 있다. 그렇게 하여, 물 또는 수용액은 상기 기체로 포화 또는 과포화될 수 있다. 이런 경우, 물 또는 수용액은 가압된 추출물에 첨가된다. 물 또는 수용액은 향, 거품 증강, 거품 안정화 성분 등을 추가로 포함할 수 있다. 고정식 혼합기 또는 회전식 교반/혼합 장치 (1) 는 일정한 농도의 용존 기체를 확보하기 위해 사용될 수 있다.

가압된 추출물은 분사 노즐 (3) 에서 분무된다. 분사 노즐에서 급속한 압력 강하로 인해, 용존 기체는 제거되고, 분무된 액적으로 기체 방울을 형성시킨다. 분무 건조시 타워 온도는 예를 들어 70 내지 115 ℃ 일 수 있다. 그리하여 생성된 즉석 음료 분말의 다공성 구조는 열에 의해 고체화된다 (분무-건조) .

상기 기재된 방법으로 수득할 수 있는 즉석 음료는 또한 본 발명의 일부를 형성한다.

본 발명은 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가로 설명된다.

본 발명은 하기 도에서 도면을 수반하여 나타낸 본 발명의 구현예의 일부에 관하여 이후 추가로 기재된다:
- 도 1 은 본 발명에 따른 생성물 (PI I 및 PI II) 의 입자 기공률 및 종래 생성물 (PA I, PA II 및 PA III) 의 입자 기공률을 나타낸다;
- 도 2 는 본 발명의 생성물 (PI I, PI II) 및 종래 생성물 (PA I, PA II, PA III) 에 대한 입자 공동 공간 분포의 평균 기공 지름 (D₅₀) 및 동일한 분포의 폭 ( (D₉₀ - D₁₀) / D₅₀ ) 을 나타내는 도표이다;
- 도 3 은 본 발명의 생성물 (PI I, PI II) 및 종래 생성물 (PA I, PA II, 및 PA III) 에 대한 기공률의 함수로서 크레마의 양을 묘사한다;
- 도 4 는 본 발명의 분말을 제조하는 방법을 묘사한 개요이다;
- 도 5 는 음료 분말의 복원시 형성되는 크레마의 양을 측정하기 위한 장치의 도면이다. 복원 용기의 내부 지름은 71 ㎜ 이고, 내부 높이는 77.5 ㎜ 이며, 뚜껑의 높이는 65 ㎜ 이다;
- 도 6 은 X-선 단층촬영으로 수득한 본 발명의 전형적인 커피 입자 층의 두 개의 횡단면(두 면의 배율은 상이함)이다. 척도는 각각 500 마이크론 (상부 화면) 및 250 마이크론 (하부 화면) 을 나타낸다.

실시예

본 발명의 즉석 음료 분말을 하기와 같이 제조하였다:

- 85 % 로부스타(Robusta) 배합 커피를 표준 가용성 커피 가공 기술로 추출하고 나서, 상기 추출물을 고체 물질 함량이 45 내지 55 % 가 되도록 농축시켰다.

- 추출물을 50 내지 60 ℃ 의 온도로 가열하고, 600 내지 800 kg/h 의 추출물 유속으로 130 내지 160 bar 로 압축시켰다, 150 bar 에서 1-3 (예를 들어, 1.3 또는 2.0) Nl/kg 고체의 질소를 가압된 추출물에 주입하고, 질소가 용해되게 하였다.

- 70 - 90 ℃ 의 타워 온도에서 추출물을 분무-건조하였다.

평가된 입자 기공률에 대한 수은 기공측정법

AutoPore IV 9520 을 구조측정에 사용하였다 (Micromeritics Inc. Norcrose, GA, USA). Hg 침투를 위한 작동 압력은 0.4 psia 내지 90 psia 였다 (저압 0.4 psia 내지 40 psia 및 고압 압력 포트 20 내지 90 pisa). 상기 압력하의 기공 직경은 500 내지 2 um 의 범위였다.

약 0.1 내지 0.4 g 의 시료를 정확하게 칭량하여 투과도계에 넣었다 (부피 3.5 ㎖, 목 또는 모세관 가지 직경 0.3 ㎜ 및 가지 부피 0.5 ㎖) .

저압 포트에 투과도계를 삽입시킨 후, 1.1 psia/분으로 시료를 배출시킨 다음, 중간 속도 0.5 pisa 및 빠른 속도 900 ㎛ Hg 로 전환시켰다. 배출한 목표물은 60 ㎛ Hg 였다. 목표물이 도달한 후, 5 분 동안 배출을 지속시킨 후 Hg 를 보충하였다.

설정-시간 평형으로 측정을 수행하였다. 이는 설정-시간 평형 (10 초) 방식으로 상기 압력에서 수득한 데이타 및 경과된 시간의 압력 지점이다. 상기 압력 범위에서 대략 140 데이타 지점을 수집하였다.

초기 부피의 수은 및 시료 홀더로부터 벌크 부피의 시료를 수득한다. 2㎛ 이하의 수은을 침투시킨 후, 상기 부피의 내부 입자 공동을 수득한다. 벌크 부피의 시료에서 내부 입자 공동을 빼면 입자 부피이다. 입자 내에서 공동 공간의 부피는 입자 부피에서 커피 매트릭스의 부피를 빼어 수득한다. 커피 매트릭스의 부피는 시료의 중량 및 커피 매트릭스 밀도로부터 수득된다. 상기 입자 기공률은 입자 내 공동 부피 대 입자 부피의 비율이다.

마이크로연산 X-선 단층촬영 및 3D 화상 분석에 의한 커피 입자의 내부 구조 측정

화상 획득

X-선 빔 80 KV 및 10O uA 을 이용하여 1172 Skyscan MCT (Antwerpen, 벨기에) 로 X-선 단층촬영 스캔을 수행하였다. Skyscan 소프트웨어 (버전 1.5 (빌드 0) A (Hamamatsu lOMp 카메라) 을 이용하여 스캔을 수행하고, Skyscan 레콘(recon) 소프트웨어 (버전 1.4.4) 을 이용하여 재구성하였다.

폴리스티렌 관 (직경 1.6 ㎜, 높이 2 ㎜) 에서 커피 입자를 스캔하였고, 또는 커피 입자 층으로 덮인 접착 테이프 (직경 최대 4 ㎜) 를 스캔하였다. 픽셀 크기가 1 um 인 경우, 카메라를 4000×2096 픽셀에 설정하고 먼 위치에 놓았다. 노출 시간을 2356 ms 으로 하였다. 180°넘게 스캔을 수행하고, 회전 단계는 0.3°였고, 프레임 평균화는 4 였다.

0.008-0.22 에서 설정 대조를 이용하여 데이타세트의 재구성을 평균 400 슬라이스에 대해 수행하였다. 보정 및 고리 허상 감소를 각각 1 및 5 에서 설정하였다.

화상의 3D 분석

CTAn 소프트웨어 (버전 1.7.0.3, 64-비트) 로 픽셀 데이타세트 당 1 um 에서 3D 화상 분석을 수행하였다. 상기 분석을 두 단계로 수행하였다: (i) 내부 입자 공동을 제거시킴으로써 분석되는 입자를 선택하는 제 1 단계, (ii) 입자의 기공률의 분포를 수득하기 위한 제 2 단계. 상기 기술에 의해 수득된 입자 기공률 값은 수은 기공측정법과 매우 일치한다.

(i) 입자, 즉 관심 부피의 선택 :

16 픽셀 보다 더 작은 임의의 단일 점을 제거함으로써 깨끗해진, 그레이 레벨 (255 그레이 레벨)에서 픽셀 해상도 당 1 um 의 화상을 그레이 레벨 30 에서 분할하고 나서, 수리 형태학에 의해 확장시켰다 (반지름 3 픽셀). 관심 부피의 선택을 수축-포장 기능으로 통해 수행하였고, 상기 부피를 수리 형태학으로 수축시켜 (반지름 3 픽셀), 입자의 표면을 조절하였다.

(ii) 입자 내의 공동 공간 분포:

그레이 레벨에서의 화상을 리로드하고, 그레이 레벨 40 에서 분할하였다. 그리고 나서 입자 기공률을 입자 부피 중에 기공의 부피의 비율로서 계산하였고, 상기 입자 부피는 상기 (i) 에 정의된 관심 부피와 동일하였다. 구조 분리는 입자 기공 크기 분포를 제공한다.

상기 기재된 방법으로 음료 분말을 제조하였고, 상기 음료 분말은 상기 기재된 방법에 특징이 있다. 결과를 도 1, 2 및 3 에 나타내었고, 도에서 PI I 및 PI II 는 커피 추출물로 제조된 본 발명의 음료 분말이고, PA I, PA II 및 PA III 는 종래 방법에 의한 커피 추출물로 제조된 음료 분말이다. PA II 및 PA III 는 크레마가 양호한 에스프레소 음료을 제공하는 것으로서 시판 가용성 커피 분말이다. 도 6 은 본 발명의 커피 음료 입자의 구조의 전형적인 예를 보여준다.

Claims (18)

1. 분말 입자의 기공률이 55 % 이상, 더욱 바람직하게는 65 % 이상, 더 더욱 바람직하게는 70 % 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 분말 입자를 포함하는 즉석 음료 분말.
2. 제 1 항에 있어서, 분말 입자 기공의 평균 지름 D₅₀ 이 80 마이크론 미만, 바람직하게는 60 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 40 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 25 마이크론 미만인 분말.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기공이 4 미만, 바람직하게는 3 미만, 더욱 바람직하게는 2 미만, 가장 바람직하게는 1.5 미만의 분포 폭 인수에 특징이 있는 크기 분포를 갖는 분말.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 분말 입자 기공률이 65 내지 85 %, 더욱 바람직하게는 65 내지 80 %, 더 더욱 바람직하게는 65 내지 75 %, 가장 바람직하게는 70 내지 75 % 인 분말.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 분말 입자 기공의 평균 지름 D₅₀ 값이 10 내지 80 마이크론, 바람직하게는 10 내지 60 마이크론, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 마이크론, 가장 바람직하게는 10 내지 25 마이크론인 분말.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 즉석 음료가 커피 또는 커피/치커리 혼합물인 분말.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 크리머 및/또는 화이트너를 추가로 포함하는 분말.
8. 즉석 음료 제조를 위한 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 분말의 용도.
9. 제 6 항에 있어서, 85 ℃ 탈이온수 200 ㎖ 중 분말 5 g 을 사용할 때, 즉석 음료에 크레마가 10 ㎖ 이상 있는 용도.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 즉석 음료가 커피인 용도.
11. 하기 단계를 포함하는 즉석 음료 분말의 제조방법:
    a. 즉석 음료 추출물에 50 내지 400 bar, 바람직하게는 150 내지 400 bar 의 압력을 가하는 단계,
    b. 가압된 추출물에 기체를 첨가하는 단계, 및
    c. 추출물을 분무 및 건조하여 즉석 음료 분말을 생성하는 단계.
12. 제 9 항에 있어서, 즉석 음료가 커피 또는 커피/치커리 혼합물인 방법.
13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 기체가 질소, 이산화탄소, 아산화질소, 바람직하게는 질소로부터 선택되는 방법.
14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기체에 물 또는 수용액을 첨가하는 방법.
15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 물 또는 수용액이 향, 거품 증강, 거품 안정화 성분 등을 포함하는 방법.
16. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 물 또는 수용액이 기체로 포화 또는 과포화되는 방법.
17. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 건조가 분무-건조인 방법.
18. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 수득될 수 있는 즉석 음료 분말.

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