KR20140072966A

KR20140072966A - 자외선 살균 우유의 제조방법

Info

Publication number: KR20140072966A
Application number: KR1020120140105A
Authority: KR
Inventors: 함준상; 설국환; 오미화; 정석근; 한기성; 조수현; 성필남; 강근호; 서영석; 김현섭
Original assignee: 대한민국(농촌진흥청장)
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-16
Also published as: KR101413091B1

Abstract

본 발명은 자외선 살균 우유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 착유된 우유에 항산화제를 첨가하고, 자외선을 조사하여 살균하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자외선 우유 살균 제조방법은 단백질을 포함하는 영양 성분의 변성을 최소로하며, 우유의 살균 처리에 필요한 에너지를 절감하고, 살균된 우유의 기호성을 유지할 수 있다.

Description

자외선 살균 우유의 제조방법{A manufacturing method of sterilized milk by using ultraviolet rays}

본 발명은 자외선 살균 우유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 착유된 우유에 항산화제를 첨가하고, 자외선을 조사하여 살균하는 방법에 관한 것이다.

유가공품의 살균 또는 멸균 공정은 따로 정하여진 경우를 제외하고는 축산물 가공기준 및 성분규격(농림수산검역검사본부 고시)에 따라 저온장시간 살균법(63 ~ 65 ℃에서 30분), 고온단시간 살균법(72 ~ 75 ℃에서 15초 내지 20초), 초고온순간 살균법(130 ~ 150 ℃에서 0.5초 내지 5초) 또는 이와 동등하거나 그 이상의 효력을 가지는 방법으로 실시하여야 한다.

또한, 살균 제품에 있어서는 살균 후 즉시 10 ℃이하로 냉각시켜야 하고, 멸균 제품은 멸균한 용기 또는 포장에 무균공정으로 충전 및 포장하여야 한다고 규정되어 있어 유제품을 생산하기 위해서는 많은 에너지가 살균 및 냉각에 사용되고 있는 실정이다.

상기와 같이 가열을 이용한 우유 살균법을 사용하는 경우, 열에 약한 우유의 유청단백질은 단백질 변성이 일어나고, 수용성 비타민인 티아민, 리보플라빈, 비타민 B12의 손실을 가져온다. 저온장시간 살균법의 경우 약 12 ~ 20%, 고온단시간 살균법의 경우 50%, 초고온순간 살균법의 경우 60 ~ 65%의 변성이 일어난다.

따라서, 상기와 같은 단백질을 포함하는 영양 성분의 변성을 최소로하며 우유를 살균할 수 있는 방법의 개발이 필요한 실정이다. 종래 기술로는 한국등록특허공보 제10-0696703호가 있다.

한국등록특허공보 제10-0696703호

이와 같은 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 예의 노력한 결과, 자외선 살균 우유의 제조방법을 개발하기에 이르렀다.

결국, 본 발명의 목적은 착유된 우유에 항산화제를 첨가하고, 자외선을 조사하여 살균하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해,

본 발명의 일 측면에 따르면, 착유된 우유에 50 ppm ~ 250 ppm의 항산화제를 첨가하는 단계; 및 상기 항산화제가 첨가된 우유를 시간당 500 ~ 1000 kg으로 자외선 조사 램프를 구비하고 있는 복수개의 자외선 살균 모듈로 순차적으로 통과시켜 250 nm ~ 260 nm 파장의 자외선으로 5 분 ~ 10 분동안 살균하는 단계;를 포함하는 자외선 살균 우유의 제조방법이 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 항산화제는 카테킨, 비타민 C 또는 이들의 혼합물로부터 선택되어 첨가할 수 있다.

본 발명에 따른 자외선 우유 살균 제조방법은 단백질을 포함하는 영양 성분의 변성을 최소로하며, 우유의 살균 처리에 필요한 에너지를 절감하고, 살균된 우유의 기호성을 유지할 수 있다.

도 1은 착유된 우유의 펩타이드 피크를 나타낸 질량 스펙트럼이다.
도 2는 저온장시간살균한 우유의 펩타이드 피크를 나타낸 질량 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명에 따라 3개의 자외선 살균 모듈을 순차적으로 통과한 자외선 살균 우유의 펩타이드 피크를 나타낸 질량 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명에 따라 4개의 자외선 살균 모듈을 순차적으로 통과한 자외선 살균 우유의 펩타이드 피크를 나타낸 질량 스펙트럼이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 용어, '자외선 살균 모듈'은 자외선 투과율이 낮은 유체를 살균하는데 적합하도록 구성되어 있으며, 보다 구체적으로 상기 '자외선 살균 모듈'은 착유된 우유가 유입되는 입구 및 살균 모듈에 의해 살균된 우유가 배출되는 출구를 구비하고 있으며, 상기 살균 모듈의 내부 및 외부에는 자외선 램프가 구비되어 있다. 따라서, 자외선 투과율이 낮은 유체라도 내부 및 외부에 구비된 자외선 램프에 의해 조사되는 면적이 증가하여 자외선 살균 효과가 증가하게 된다.

착유된 우유는 착유 직후부터 2 ~ 6 ℃로 냉각되며, 상기 냉각된 우유는 항상화제가 첨가된 이후 시간당 500 ~ 1000kg으로 복수개의 자외선 살균 모듈로 순차적으로 통과시켜 살균할 수 있다. 이 때, 상기의 자외선 살균 모듈은 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 3개 또는 4개이나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.

하기의 표 1에는 고온에 의한 단백질을 포함하는 다양한 영양 성분의의 변성이 가장 낮은 저온장시간 살균법 및 본 발명에 따른 자외선 살균법(자외선 파장 255 nm, 살균 모듈의 수는 1개 내지 4개)에 따른 우유의 살균효과를 나타낸 것이다. 총세균수와 대장균수는 축산물의 가공기준 및 성분 규격(농립수산식품검역검사본부 고시)에 따라 분석되었다.

구분	원유	저온장시간 살균법	자외선 살균법
구분	원유	저온장시간 살균법	1개 모듈	2개 모듈	3개 모듈	4개 모듈
총세균수 (CFU/ml)	3,300	110	1,100	25	-	-
대장균수 (CFU/ml)	33	5.5	20	-	-	-

우유의 총세균수는 3,300 CFU/ml이었고 대장균수는 33 CFU/ml이었으나, 저온장시간 살균시 총세균수는 110 CFU/ml, 대장균수는 5.5 CFU/ml로 감소되어 96.7%의 살균율을 나타내었다. 반면 자외선 살균법에서는 살균모듈을 1개 통과시에 총세균수는 1,100 CFU/ml, 대장균수는 20 CFU/ml로 66.7%의 살균율을 나타내었으나, 살균모듈을 2개 통과시에 총세균수는 25 CFU/ml로 감소되어 99.2%의 살균율을 나타내었으며, 살균모듈을 3개 이상 통과할 경우 세균은 검출되지 않아 저온장시간 살균보다 우수한 살균효과를 나타내었다.

일 실시예에 있어서, 상기 자외선은 250 nm ~ 260 nm 파장의 범위로 상기 냉각된 우유에 조사할 수 있다.

자외선 살균은 빛을 이용한 물리적인 살균방법으로, 본 발명에 따른 자외선 살균 우유의 제조방법은 250 nm ~ 260 nm 파장의 작용에 의해 미생물 염색체를 손상시켜 미생물이 생육 및 분열을 하지 못하도록 함으로써 사멸되도록 하는 방법이다.

유체에 대한 자외선 살균은 유체의 자외선 투과율이 통상 60% 이상일 경우 경제성을 인정받아 적용되고 있으며, 유체의 자외선 투과율이 40% 이하일 경우 살균에 자외선을 적용하지 않는 것이 일반적이다.

본 발명은 내부 및 외부에 자외선 조사 램프를 구비하고 있는 복수개의 자외선 살균 모듈로 착유된 우유를 순차적으로 통과시켜 살균하는 방법으로서, 열에 의한 우유의 살균보다 소비되는 에너지 비용이 적으며, 고열에 의한 우유 내의 단백질을 포함한 각종 영양분의 변성을 최소화할 수 있다.

이 때, 착유된 우유의 살균에 사용되는 자외선의 파장은 수십 ~ 수백 nm로 매우 짧기 때문에, 살균하고자 하는 우유의 탁도 또는 색도에 의해 흡수되어 투과력이 현저하게 떨어지는 결과 최대 자외선 살균 효과를 얻을 수 있는 파장의 범위를 결정하여야 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각된 우유는 5 분 내지 10 분동안 상기 자외선 살균 모듈로 살균될 수 있다. 상기의 살균 시간은 통과하는 살균 모듈의 수와 관련되어 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 항산화제는 50 ppm ~ 250 ppm으로 첨가할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 항산화제는 카테킨, 비타민 C 또는 이들의 혼합물로부터 선택되어 첨가할 수 있다.

착유된 우유에 자외선을 조사하여 살균할 경우 관능적 품질 저하가 관찰되었으며, 이 때의 품질 저하는 저온장시간 살균한 우유보다 더 크다. 이는, 자외선 조사에 의해 유발되는 광산화로 인해 산화물이 형성되기 때문이다.

따라서, 관능적 품질의 개선을 위해 항산화제를 첨가할 수 있으며, 상기 항산화제는 카테킨, 비타민 C 또는 이들의 혼합물로부터 선택되어 첨가할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 우유의 관능적 품질은 30명의 훈련된 관능검사원들에 의해 평가되었다: 색, 향, 조직감, 맛, 및 종합적 기호도에 대해 9점 만점으로 평가, 각 우유 샘플은 각각의 관능검사원들에 의해 독립적으로 1회에 한하여 평가되었으며, 관능검사원들이 평가한 점수의 평균으로 기록되었다.

하기의 표 2는 저온장시간 살균한 우유와 자외선 살균한 우유(자외선 살균 모듈 3개 및 4개 통과)의 색, 향, 조직감, 맛, 및 종합적 기호도에 대하여 관능검사원들이 평가한 점수의 평균을 나타낸 것이다.

		색	향	조직감	맛	종합적기호도
저온장시간 살균		5.8	4.1	5.5	5	5.1
자외선 살균	모듈 3개	6	3.6	5.2	4.6	5
자외선 살균	모듈 4개	5.7	3.9	4.9	4.3	4.1

상기 표 2에 따르면, 관능검사 결과, 자외선 살균 모듈을 4개 통과시켜 살균한 우유의 관능적 품질은 대부분 저온장시간 살균한 우유보다 저하된 것을 확인할 수 있다.

하기의 표 3는 저온장시간 살균한 우유와 항산화제(카테킨 및 비타민 C)를 50 ppm ~ 250 ppm 첨가한 자외선 살균한 우유(자외선 살균 모듈 4개 통과)의 색, 향, 조직감, 맛, 및 종합적 기호도에 대하여 관능검사원들이 평가한 점수의 평균을 나타낸 것이다.

	색	향	조직감	맛	종합적기호도
저온장시간 살균	5.8	4.1	5.5	5.0	5.1
저온장시간 살균 + 비타민C 50 ppm	5.5	4.2	6.0	5.2	5.1
저온장시간 살균 + 비타민C 100 ppm	5.7	3.9	5.5	4.7	4.6
저온장시간 살균 + 비타민C 250 ppm	5.7	3.9	5.7	4.9	5.1
자외선 살균	5.7	3.9	4.9	4.3	4.1
자외선 살균 + 비타민C 50ppm	6.1	4.7	4.9	4.3	4.4
자외선 살균 + 비타민C 100ppm	5.8	4.5	5.2	4.6	4.7
자외선 살균 + 비타민C 250ppm	5.9	4.4	5.1	4.5	4.5
자외선 살균 + 카테킨 50ppm	5.8	4.5	4.8	4.4	4.6
자외선 살균 + 카테킨 100ppm	6.1	4.3	5.0	4.6	4.6
자외선 살균 + 카테킨 250ppm	5.9	4.6	4.9	4.5	4.7

상기 표 3에 따르면, 관능검사 결과, 자외선 살균 모듈을 4개 통과시켜 살균한 우유에 항산화제로서 비타민 C 또는 카테킨을 약 50 ppm ~ 250 ppm 첨가할 경우, 관능적 품질이 개선되어 저온장시간 살균한 우유와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.

1. 자외선 살균 우유의 제조

국립축산과학원에서 생산된 우유를 4 ℃로 냉각하고, 상기 살균된 우유에 항산화제로서 비타민 C를 100 ppm 첨가하였다. 이후, 상기 항산화제가 첨가된 우유를 시간당 1000 kg으로 파장 255 nm로 자외선을 조사하는 램프를 구비하고 있는 4개의 자외선 살균 모듈로 순차적으로 통과시켜 살균하였다.

2. Enterococcus faecalis 를 접종한 우유의 살균 효과

일반적으로 원유는 100,000 CFU/ml 이하이면 1등급으로 평가되므로 좀더 높은 수준의 미생물이 함유된 우유에서의 실험결과가 필요했다. 이에 따라, 원유에 Enterococcus faecalis를 첨가하여 살균 효과를 측정한 실험결과는 하기의 표 4에 나타나 있다.

구분	원유	저온장시간 살균법	자외선 살균법
구분	원유	저온장시간 살균법	1개 모듈	2개 모듈	3개 모듈	4개 모듈
총세균수 (CFU/ml)	190,000	650	63,000	7,400	580	-
대장균수 (CFU/ml)	33	-	9	1	-	-

Enterococcus faecalis를 1.910⁵ CFU/ml로 첨가시 저온장시간 살균법은 99.7%의 살균율을 보인 반면, 자외선 조사를 통한 살균법에서는 살균 모듈을 하나 통과시에 66.8%, 2개 통과시 96.1%, 3개 통과시 99.7%의 살균율을 나타내어 저온장시간 살균법보다 우수한 살균효과를 거두기 위해서는 3개 이상의 살균 모듈을 순차적으로 통과하는 것이 필요할 것으로 판단되었다.

3. 우유의 질량 스펙트럼 측정 결과

다량의 단백질을 포함하고 있는 원유의 저온장시간 살균 또는 자외선 조사에 따른 살균 결과 단백질의 변성 여부를 확인하기 위하여, 살균한 우유에 포함된 펩타이드를 질량분석기(MALDI-TOF-TOF MS, Applied Biosystems)로 분석하였다.

저온장시간 살균유에서는 원유에서 나타난 주요 펩타이드 피크(m/z 938, 1731 등, 도 1 참조)가 관찰되지 않았으며(도 2 참조) 새로운 피크가 많이 관찰되었다. 이는 펩타이드 피크 m/z 938, 1731 등에 해당하는 단백질의 변성 또는 분해에 의해 생성된 것으로 추정할 수 있다.

반면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 자외선 살균유의 경우 원유의 주요 펩타이드 피크(m/z 938, 1731 등)가 관찰되었으며, 새로운 펩타이드도 관찰되지 않아 단백질 변성에 따른 영향이 적은 것으로 관찰되었다.

즉, 본 발명에 따른 자외선 우유 살균 제조방법은 단백질을 포함하는 영양 성분의 변성을 최소로하며, 우유의 살균 처리에 필요한 에너지를 절감하고, 살균된 우유의 기호성을 유지할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

착유된 우유에 50 ppm ~ 250 ppm의 항산화제를 첨가하는 단계; 및
상기 항산화제가 첨가된 우유를 시간당 500 ~ 1000 kg으로 자외선 조사 램프를 구비하고 있는 복수개의 자외선 살균 모듈로 순차적으로 통과시켜 250 nm ~ 260 nm 파장의 자외선으로 5 분 ~ 10 분동안 살균하는 단계;
를 포함하는 자외선 살균 우유의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 항산화제는 카테킨, 비타민 C 또는 이들의 혼합물로부터 선택하여 첨가하는 자외선 살균 우유의 제조방법.