KR20150109350A - 무기염의 제조 방법 및 무기염 생성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 함유하는 염화물계 식용 무기염의 제조 방법은, 카널라이트 함유 농축 용액과 염화칼륨을 최종 생성물 중 소기의 칼륨 함량에 상응하는 양으로 합하는 것을 포함한다. 염화나트륨은 물의 흡수를 위해 형성된 염 물질에 계산된 양으로 첨가되고, 생성물은 건조시킨다.
Description
본 발명은 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 함유하는 생리적으로 유익한 영양염의 제조 방법에 관한 것이다. 염기성 형태의 그 생성물은 금속 염화물만을 함유한다. 이 방법은 낮은 에너지 조건 및 신속한 제조 공정에 특징이 있다.
염화칼륨 마그네슘 수화물, 즉 카널라이트, 또는 암모늄 치환된 카널라이트를 함유하는 상기 언급한 염 생성물의 제조는 미국 특허 제6,787,169 B1호 및 유럽 특허 제1 150 578 B1호 공보 및 이들로부터 파생된 국제 출원 제2009117702(A2)호에 기술되어 있다. 상기 언급한 문헌에서, 카널라이트, 이 경우에는 칼륨 카널라이트는 염화마그네슘 6수화물 및 염화칼륨의 상당량을 물에 첨가하여 제조되는데, 그의 양은 전형적으로 몰당 120 내지 140 ml이다. 이 혼합물을 비점(약 120℃)으로 가열하여 상기 물질들이 모두 용해된 형태로 될 때 냉각한다. 형성된 결정을 분리하여 건조시키고 분쇄하여 염화나트륨 및 염화칼륨에 더하여, 원하는 비율로 식용 염 혼합물의 성분으로서 사용된다. 상기 문헌들은 또한 상기 온도에서 염화마그네슘 용액 중에서 일어나는 변화를 보상하기 위한 버퍼링 방법을 제시한다.
상술한 염 혼합물을 보다 간편한 방법으로 제조하는 가능성을 고려할 때, 물에의 염화칼륨의 용해성이 비교적 낮은 점을 인식해야 한다. 따라서 염화칼륨 1g을 용해하기 위해, 물(20℃) 2.8 ml 및 비등수 1.8 ml가 필요하다. 또한, 카널라이트가 높은 이온 강도에서만 실제 복염으로서 형성되는 점, 또한 염화마그네슘과 같은 다른 염의 존재하에서 상기 용액에서 결정화되는 것이 염화칼륨의 특징인 점이 고려되어야 한다.
본 발명자들의 연구에서, 놀랍게도 소기의 염 혼합물이 당량 또는 당량에 가까운 양의 염화마그네슘을 염화칼륨의 온화한 거의 포화된 용액에 가함으로써 유리하게 제조될 수 있음을 알아내었다. 용액이 형성된 후에, 소정량의 염화칼륨이 교반 하의 상기 용액에 여전히 가해지고 최종적으로 염화나트륨에 가해진다. 염의 첨가는 이온 강도를 급속히 증가시키고, 동시에 혼합물을 냉각시킬 것이고, 카널라이트(KCl·MgCl2·6H20)가 침전될 것이다. 생성된 덜마른 결정 물질을 밤새 정치하고, 그 후에 예를 들어, 진공 중에서 건조시킨다. 카널라이트 결정의 크기가 증가하므로, 상기 혼합물을 정치시키거나, 상기 혼합물의 전환을 가능하게 하는 것이 유리하다. 대안적으로, 상기 용액으로부터 카널라이트를 부분적으로 침전시킨 다음, 카널라이트의 침전을 위해 상술한 염 부가를 실시하는 것이다.
카널라이트 용액은 유리하게는 20 내지 100℃ 범위의 온도에서 제조할 수 있다. 염화칼륨의 용해도에 관련된 상기 언급한 값을 고려하면, 염 생성물은 예를 들어, 100℃의 온도에서 카널라이트 용액을 제조함으로써 정상보다 더 많은 마그네슘 함량을 가질 수 있다. 농축된 카널라이트 용액의 제조에 가해지는 물의 양은 최종 염 생성물 100g당 10 내지 20 ml, 유리하게는 10 ml일 수 있다. 상기 염 생성물에는 비교적 낮은 수분이 함유되어 있고 이는 건조 공정을 촉진하고 이에 의해 건조 공정 기간이 줄어든다. 최종의 건조된 생성물은 카널라이트에 전형적인 결정수(crystal water)를 함유한다.
상기 방법에서, 염화칼륨의 충분히 농축된 수용액을 처음 제조한 후에, 다른 염을 모두 고체 상태로 첨가할 수 있다.
식품 산업의 요구를 고려하면, 염 생성물은 또한 뿌릴 수 있는 형태로 건조하기 전에 완전히 가용성 형태로 할 수 있다.
상기 방법이 어떠한 여과도 수반하지 않는 것은 주목할만하다. 결과적으로, 더 처리해야 하거나 그 공정에 재순환해야 하는 염 용액은 형성되지 않는다. 염화마그네슘의 취급의 관점에서 저온이 또한 유리한데, 그 이유는 염화마그네슘은 105℃의 온도 이상에서 부분적으로 분해되기 시작하여, 소량의 염화수소가 생성되기 때문이다. 이 방법에 의해 제조되는 생성물은 물을 흡수하는 문제를 일으키는 유리 염화마그네슘을 함유하지 않는다. 건조된 생성물은 맛이 좋고, 쉽게 유동 가능하며, 저 흡습성으로 설정된 조건을 만족시킨다.
본 발명은 또한 상기 생성물의 제조에 정제된 염화나트륨 대신에 해염(sea salt)에서 유도된 식염 제품 또는 미립자의 해염을 사용할 수 있는 점에 특징이 있다. 순수한 염화나트륨의 경우에, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘 이온 외에, 1 당량의 염화물로 이루어진 생성물이 수득될 뿐이다. 나트륨원으로서 해염 또는 해염에서 유도된 생성물을 사용함으로써, 또한 미량영양소와 같은 다른 물질의 저 함량을 상기 생성물에 도입할 수도 있다.
최종 제품에서 주로 맛을 개선하는 첨가제, 예를 들어, 염화암모늄, 탄수화물, 스파이스, 정제된 식물 또는 그들의 과일, 너트 분말, 산도 제어제, 글루타메이트, 아미노산, 그들의 올리고머 등을 포함시키는 것이 가능하다.
유리하게는, 식염을 요오드화하는 것과 같은 방법에 의해 그와 동일한 함량으로 요오드를 또한 상기 염에 가한다.
상기 생성물은 적절한 입도 또는 입도 분포를 가지고, 뿌려질 수 있는 고체 염 생성물로 제조할 수 있다. 이 염 생성물은 가정에서 사용되는 소비자용 패키지, 또는 전문가 용도(식품 산업, 레스토랑, 기관의 주방)를 위한 대형의 소비자용 패키지일 수 있는 판매용 패키지로 포장될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 더 상세하게 기술하기로 한다.
도 1은 광학 현미경(10× 확대)에 의해 촬영된, 선행 기술에 따른 염 생성물의 사진이다.
도 2는 동일한 광학 현미경을 통해 촬영된, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 염 생성물의 사진이다.
도 1은 광학 현미경(10× 확대)에 의해 촬영된, 선행 기술에 따른 염 생성물의 사진이다.
도 2는 동일한 광학 현미경을 통해 촬영된, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 염 생성물의 사진이다.
도 1에 도시한 이종의 생성물은 기계적 혼합물이며, 아마도 카널라이트, 즉 선행 기술의 방법에 의해 제조된 암모늄 칼륨 카널라이트(NH4 25%/K 75%의 비)로 이루어진 매우 작은 결정을 다량 함유한다. 최소 분획의 결정 크기는 0.05 내지 0.15 mm의 범위 내에 있다. 일반적으로, 결정의 크기 분포는 매우 넓다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 생성물(후술하는 실시예 1)을 나타낸다. 이 생성물은 주로 큰 결정으로 이루어진다. 최소 결정 크기는 0.15 mm보다 더 큰 듯하며, 이 결정 크기는 그 생성물의 대부분을 나타내지 않는다. 생성물에서 특정 등립 형상의 특성이 보일 수 있고, 여기서 가장 일반적인 결정 크기는 합계로 모든 결정의 2/3 이상으로 나타내어진다. 이러한 가장 일반적인 결정 크기(약 0.5 내지 1.5 mm)의 결정 일부는 건조하는 동안 "함께 뭉쳐(stuck together)" 응집물을 형성하고, 여기에서 용해 및 재결정의 결과로서 결정 간에 연속적인 이온 교환이 이루어진다. 이들 응집물은 가장 일반적인 결정 크기의 단일 결정으로 쉽게 붕해될 수 있다. 수에 의해, 명백하게 모든 결정의 95% 이상, 심지어는 중량(중량%)으로 이들의 보다 많은 양이 0.15 mm보다 더 크다. 결정 크기는 결정의 최대 직경을 말한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 결정의 형상은 정육면체 내지는 구형이다.
예를 들어, 맛 평가자의 입 안에서 염 분획의 용해는 주로 그들의 상호 특정 영역에 관하여 일어날 가능성이 있다. 따라서, 맛 평가 시험에서, 이종 혼합물은 처음 맛으로서 문제의 카널라이트 형태의 특정 맛을 환기시키는 것을 알았고, 반면에 미립자의 분획이 없는 본 발명에 따르는 방법에 의해 제조된 생성물은 거의 염화나트륨의 맛과 유사한 맛을 낼 것이다. 그 방법에 의해 제조된 생성물에서, 최소 결정조차 카널라이트 및 염화나트륨의 혼합물인 것을 추정할 수도 있다.
그것은 다른 염들의 결정의 혼합물이 아니라 형성되는 습윤 결정 물질 중에서 염들의 용해 및 재결정화가 반복해서 일어날 때, 염화나트륨(NaCl) 및 카널라이트(KCl·MgCl2·6H20)가 함께 동일 결정 내에서 결정화된 생성물이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 신규 생성물은 도 1에 도시한 이종 혼합물보다 상당히 더 협소한 결정 및 입자 분포를 가진다. 따라서, 이종 혼합물과 같은 정도로 계층화가 일어날 수 없다. 계층화는 또한 맛 평가 시험을 곡해할 수 있다. 고체 염이 드물게 그와 같이 맛이 나지만, 이 맛은 처음의 느낌을 환기시키는 데에 중요한 영향을 가진다. 마찬가지로, 염은 종종 결정의 형태로 남아서 용해되지 않는 방식으로 식품에 뿌려진다.
결과적으로, 최종 고체 염 생성물은 이종의 물리적 구조를 가지는 것으로 밝혀졌고; 달리 말하면, 그것은 그의 결정 구조에서 등립이다. 그것은 다른 염들의 결정의 혼합물이 아니고, 형성되는 습윤 결정 물질 중에서 염들의 용해 및 재결정화가 반복해서 일어날 때, 염화나트륨(NaCl) 및 카널라이트(KCl·MgCl2·6H20)가 함께 동일 결정 내에서 결정화된 생성물이다.
염 생성물은 맛 및/또는 보존성을 개선하기 위해 식품에 첨가함으로써 사용된다. 본 맥락에서, 식품은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 첨가는 최종 식품에, 또는 제조 중에 그 원료에 대해 이루어질 수 있다.
다음 실시예에서 본 발명에 대해 더 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
3.73 g(0.05 mol)의 염화칼륨을 약 40℃의 온도에서 10 ml의 물 중에 용해하였다. 이 혼합물에 10.1 g(약 0.05 mol)의 염화마그네슘 6수화물을 가하였다. 용해 열을 보상하고자 용기를 가열하고, 교반하였다. 16.3 g의 염화칼륨과, 약 5분 후에, 70 g의 염화나트륨을 다소 혼탁한 용액에 가하였다. 습윤의 잘 혼합할 수 있는 염 물질이 형성되었고, 염 물질을 밀폐 용기 내에서 단속적으로 교반하면서 약 16시간 동안 정치시켰다. 이 생성물을 약 30℃에서 건조시켰다. 생성물은 입자가 고르고 보송보송했다.
생성물은 27.5 중량% Na, 10.5 중량% K, 1.2 중량% Mg를 함유한다.
실시예 2
냉각된 카널라이트 용액에 21.3 g의 고체 염화칼륨 및 65 g의 염화나트륨을 첨가하여 실시예 1에 따른 절차를 반복하였다. 다음에는, 결정 물질을 상술한 바와 같이 처리하였다.
생성물의 금속 이온 조성은 다음과 같다:
25.6 중량% Na
13.1 중량% K
1.2 중량% Mg
실시예 3
이 실시예는 카널라이트 용액을 상기 실시예들에서의 온도보다 더 높은 온도에서 제조하고, 또한 염화나트륨 분획을 도입하기 위해 순수한 염화나트륨 대신에 미립자의 해염을 사용하는 방법을 기술한다.
5.22 g(0.07 mol)의 염화칼륨을 10 ml의 물에 가하였다. 이 혼합물을 비점에 가까운 온도로 가열하고, 생성된 다소 혼탁한 용액에 14.2 g의 염화마그네슘 6수화물을 가하였다. 이 혼합물을 용액이 형성될 때까지 계속 교반하면서 가열하였다.
상기 혼합물을 약 50℃로 냉각시키고, 15.6 g의 고체 염화칼륨 및 약 5분 후에, 65 g의 미립자의 해염을 교반 하에 가했다. 이 혼합물을 균질화하여 밀폐된 용기 내에서 단속적으로 교반하면서 약 16시간 동안 정치시켰다. 덜마른 결정 물질을 최종적으로 약 30℃에서 건조시켰다. 이 생성물은 입자가 고르고 보송보송하였다.
이 생성물의 금속 이온 조성은 다음과 같다:
25.6 중량% Na
10.9 중량% K
1.6 중량% Mg
상기 실시예들에 있어서, 염의 나머지는 염화물 이온으로 이루어진다. 상기 언급한 바와 같이, 사용된 염 원료 물질로 인해, 생성물은 또한 미량의 다른 양이온 및 음이온을 함유할 수도 있지만, 이들은 생성물의 물리적 구조에 영향을 미치지 않고, 이는 카널라이트 및 염화나트륨에 의해 형성된 결정계로 결정된다.
Claims (10)
- 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 함유하는 염화물계 식용 무기염의 제조 방법으로서, 카널라이트 함유 농축 용액과 염화칼륨을 최종 생성물 중 소기의 칼륨 함량에 상응하는 양으로 합하고, 물의 흡수를 위해 생성된 염 물질에 계산된 양의 염화나트륨을 가하고, 그 생성물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 무기염의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
염 또는 염들이 가해지는 카널라이트 용액이 과포화되거나, 포화되지 않은 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 카널라이트 용액이 당량을 초과하는 양의 염화칼륨을 함유하고, 과잉의 염화칼륨이 그 용액 중에 전부 또는 부분적으로 고체 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
최종 염 생성물이 염화암모늄, 스파이스, 미세 분말의 식물 및/또는 너트, 탄수화물, 단백질, 아미노산, 또는 글루탐산 등과 같은, 맛의 관점에서 주로 유용한 하나 또는 그 이상의 보조제를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
최종 염 생성물이 생리적으로 허용 가능한 양의 칼륨, 아연, 인산염, 미량 원소 등을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
최종 염 생성물이 생리적으로 허용 가능한 양의 요오드를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
해염이 염화나트륨 분획을 도입하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법. - 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되고, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 함유하는 무기염 생성물로서, 염화물 염이 카널라이트 및 염화나트륨으로 이루어지는 것인 무기염 생성물.
- 제1항에 있어서, 카널라이트 및 염화 나트륨이 동일한 결정에서 결정화되는 것을 특징으로 하는 무기염 생성물.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
소정의 입도 또는 입도 분포를 가지는 뿌릴 수 있는 염 생성물인 것을 특징으로 하는 무기염 생성물.
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