KR20180002317A - 액상 조제유 조성물 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산 효율, 상 안정성, 경시 안정성, 및 미생물 안전성이 우수한 액상 조제유 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액상 조제유 조성물의 제조방법은 농축 배합액을 반제품으로 제조하는 공정을 가짐으로써, 초기부터 희석된 완제품으로 일괄 제조하는 공정에 비해 필요한 유틸리티, 시간 등을 저감하여 생산 효율이 우수하다. 또한 본 발명에 따른 액상 조제유 조성물은 유화 및 분산 안정화에 따라 상 안정성 및 경시 안정성이 우수하며, 초고온단시간멸균처리(UHT) 등을 통하여 미생물 안전성이 우수하다. 또한 본 발명에 따른 액상 조제유 제품은 젖꼭지와 직접 체결 방식의 플라스틱 용기를 사용함으로써 수유가 간편하다.

Description

액상 조제유 조성물 및 제조방법{Infant liquid formula composition and its manufacturing process}
본 발명은 액상 조제유 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유화 및 분산 안정화와 예열, 균질 및 살균 공정을 통해 생산 효율, 상 안정성, 경시 안정성 및 미생물 안전성이 우수한 액상 조제유 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 시중에 유통되는 분말형태의 분유라고 하는 조제분유의 경우, 수유를 위하여 액상으로 용해하였을 때 모유의 성분과 유사하도록 영양성분을 설계하고 여러가지 배합과 농축화, 살균 또는 멸균공정을 거쳐 분무 건조하여 분말의 형태로 제조된다. 하지만 조제분유의 수유 시 소비자의 실사용 방법에 따라 농도, 용해성, 분산성, 온도 등의 차이로 인해 실제 수유되는 조유 농도에서 차이가 필연적으로 발생한다. 또한, 원래의 목적인 모유의 적절한 영양성분과 일정한 조유 농도의 구현이라는 측면에도 실질적으로 차이가 발생하는 문제점이 있었다. 또한 분말 형태의 분유로 제형화하는 것은 분무 건조 등 열처리로 인한 영양성분의 소실이 우려된다는 문제점이 있었다.
또한 상기 문제를 해결하기 위해 일정한 조유 농도를 가지는 액상 타입의 조제유 제조에 있어서도 우유, 단백질, 비타민 또는 미네랄 등의 복합적인 원료의 배합, 균질 또는 다수의 가열처리 공정 등으로 인한 유화, 분산의 불안정성 또는 단백질 변성 등으로 인한 상 분리, 또는 침전 발생 등으로 인해 유통기간 내에 안심하고 수유할 수 있는 수준에는 도달하지 못하였다. 또한 다수의 배합, 균질 또는 열처리 단계에 따른 제품 수율 저조로 가공비 증가 등의 문제가 발생하여 제조비용 상승의 부담을 상당 부분 소비자에게 전가하는 문제점이 있었다.
조제유를 제조하기 전의 농축화 공정(농축 배합액 제조 공정)은 일반적으로 배합, 예열, 균질, 살균 또는 멸균 등의 다수의 공정 과정을 포함하며, 시간 단축 및 비용 절감 측면에서 효율적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 유제품의 고유 특성상 상 안정성의 저하, 이취, 또는 겔링(gelling) 등의 문제를 극심하게 발생시키기 때문에 실제 적용하기는 어려웠다.
특히 유제품에서 필연적으로 사용되는 영양 성분인 유청단백원료의 경우, 근육을 구성하는 주요 아미노산 등이 풍부하여 근육 생성에 도움을 줄 뿐만 아니라, 우유에 비해 모유 내에 그 함량이 상대적으로 높아 모유화를 추구하는 조제우유에 있어서는 반드시 고함량으로 포함되어야 하는 성분이다. 그러나 유청단백원료는 안정성 측면에서 보면 수많은 유리 아미노 또는 카르복실 그룹들에 의한 분자간 이온 및 디설파이드 결합 등에 의해 복합적으로 형성된 3차원의 입체 구조 형태로써, 여러 물리적 또는 화학적 작용에 의해 형태 변화, 응고 또는 침전 등의 복합적인 불안정성이 나타나 원래의 특성과 작용 등이 상실되는 부작용이 발생할 수 있다.
일반적인 유제품에서의 단백질 변성의 주된 요인은 가열로 알려져 있으나 그 외에도 교반 또는 고압 등의 기계적인 물리력도 단백질 변성의 요인으로 나타날 수 있다. 이러한 물리적, 화학적 요인에 따라 제조공정 중의 농축화 단계에서는 높은 함량 수준의 단백질로 인해 열처리 조건에 있어서 가교되는 경향을 최대한 억제하여야 하며, 이를 해결하기 위해 공정 및 원료 사용에 있어서도 상당한 어려움이 따르게 된다.
액상 조제유의 경우, 유화, 분산, 용해 공정의 복합형태로써 적절한 유화제의 선택, 분산 입자의 미세화, 및 입자 표면의 코팅으로 인한 재응집 지연은 안정성 향상에 매우 중요한 인자이다. 통상적으로 조제유의 특징 중 하나인 에멀젼은 두 가지 상, 즉 분산매인 액체에 녹지 않는 다른 액체가 분산상으로 분산되어 있는 콜로이드 용액을 말한다. 이러한 에멀젼은 상이 불안정할 경우 지방층의 분리를 가져오기도 하지만, 유화 또는 분산상이 불안정할 경우 분산입자의 불균일성을 유발하여 응집이 쉬워져서 단백질의 침전량에도 악영향을 미쳐, 일정한 조유 농도의 구현이라는 액상 조제유의 본연의 목적을 달성하지 못하게 된다. 이 경우 적절한 유화제 및 분산 입자의 재응집 방지 기술이 매우 중요하다.
유제품에서의 유화는 일반적인 유화와는 다른 패턴으로 단백질에 의한 안정화가 주된 특성이다. 유화제의 경우 보조 역할로 사용되고 있지만 유화제는 유수계면에 순간적으로 배열되어 계면장력을 저하시키므로 매우 중요하다. 특히 통상적으로 사용되는 유화제는 저분자 및 양친매성으로 유상과 수상의 계면에 배열되어 지방구의 합일 및 상 안정화에 기여하나, 적정 함량을 적용하지 않으면 탈리되거나 지나치게 많은 유화제 함량은 오히려 상안정성에 악영향을 나타낼 수 있다.
제조공정에서 중요한 안정화 요인 중 하나로는 균질화(homogenization)를 통한 입자의 미세화 및 균일화를 들 수 있다. 적절한 균질화에 의한 입자의 미세화와 균일화는 경시에 따라 발생하는 입자 사이의 응집을 최소화하여 상대적으로 크고 불균일한 입자에 비해, 입자간의 응집을 상당 시간 지연시키는 효과를 나타내어 응집, 분리, 침전 현상이 현저하게 개선된다. 하지만 균질화를 통해서 형성된 미세화되고 균일한 입자는 그렇지 못한 조제유 조성물에 비해 응집, 분리, 또는 침전 현상이 지연되기는 하지만, 시간 및 다양한 온도의 유통 및 경시조건에서 재응집되어 문제가 발생되기도 한다. 따라서 최적화된 단계별 균질 조건으로 입자를 적절하게 미세화, 균일화할 뿐 아니라 유통과정 중 재응집이 되지 않도록 하는 적절한 유화, 분산 안정화제, 단백질의 선택은 매우 중요하다.
또한 이러한 액상 조제유 제품에 대해서 살균, 멸균 등의 열처리 조건을 적절하게 설계하는 것은 가열에 의한 단백질 및 기타 유원료의 변성 등을 저감시켜 미생물 안전성 및 상 안정성을 유지하고, 이취, 변색, 맛 등을 유지시키기 위한 필수적인 요소이다. 기존 시판되고 있는 국내외 액상조제유의 경우 대부분 레토르트 방식의 과도한 열처리 과정을 통하여 제조되는 방식으로 상 불안정성을 야기하거나 맛, 이취, 또는 변색 등의 문제를 부분적으로 발생시킨다. 이러한 현상을 회피하기 위해 필수요소인 단백질 원료의 함량을 낮추어 제품화하여 소비자에게 적절한 영양을 공급하지 못하는 사례도 발견된다.
상기와 같이 양질의 액상 조제유를 생산하는 것은 유화, 분산 안정성, 균질화 및 살균 등의 많은 난제를 가지고 있으며, 액상 조제유를 생산하는데 있어서 이러한 문제점을 한번에 해결할 수 있는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생산 효율, 상 안정성, 경시 안정성 및 미생물 안전성이 우수한 액상 조제유 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 예의 노력한 결과, 액상 조제유 제조 시, 유화제, 유지 또는 이들의 혼합물과 우유류 또는 단백질류 등을 첨가 및 혼합하고 비교적 온순한 조건에서 예열, 균질 및 살균 공정을 실시하여, 단백질 열변성이 저감되고 미생물 안전성이 확보된 농축 배합액을 미리 제조하였다. 그 다음 상기 농축 배합액을 물에 희석한 후 일부 미량 원료를 투입하고, 다시 예열, 균질 및 초고온 단시간 멸균처리(UHT)를 하여 액상 조제유를 제조하였다.
상기와 같은 방법으로 제조된 액상 조제유는 생산 효율이 높으며, 유화 및 분산 안정화에 따라 입자가 균일하고 상분리 및 침전이 적어 상 안정성 및 경시 안정성이 현저하게 우수하며, 효과적인 살균 및 멸균 공정으로 인해 미생물 안전성이 현저하게 우수한 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 (s1) 우유류, 분유류 및 단백질류로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 유지, 유화제 또는 이들의 혼합물을 혼합 및 교반하는 단계; (s2) (s1) 단계의 생성물을 균질화하는 단계; 및 (s3) (s2) 단계의 생성물을 살균하는 단계를 포함하는 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 농축 배합액을 목적하는 당도로 제조하기 위해 또는 효율적인 혼합을 하기 위하여, (s1) 단계에 물을 추가적으로 투입하여 혼합할 수 있다.
본 발명의 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법에 있어서, 상기 반제품 형태의 농축 배합액은 당도가 10 내지 50 brix, 바람직하게 15 내지 45 brix로 제조될 수 있다. 일반적으로 영유아에게 조유되는 조제유 완제품의 조유 농도는 약 10 내지 15 당도(brix)가 적당한 것으로 보고되어 있다. 반면, 본원발명의 액상 조제유 제조용 농축 배합액은 조제유 완제품의 조유 농도에 비해 당도가 높아 생산 효율성이 높은 장점이 있다. 본 발명에 있어서, 상기 농축 배합액의 당도가 15 brix 미만일 경우 생산 효율성이 감소하고, 50 brix 초과일 경우에는 단백질 변성, 미생물 증식 또는 침전 발생 등으로 인해 조제유의 품질이 급격히 저하될 우려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (s1) 단계의 유화제는 레시틴, 글리세린지방산에스테르류 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 글리세린지방산에스테르류는 지방산과 글리세린 또는 폴리글리세린이 에스테르화된 화합물 또는 이의 유도체이다. 보다 구체적으로 상기 글리세린지방산에스테르류는 글리세린지방산에스테르, 글리세린 초산지방산에스테르, 글리세린젖산지방산에스테르, 글리세린구연산지방산 에스테르, 글리세린호박산지방산에스테르, 글리세린디아세틸주석산지방산에스테르, 글리세린 초산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르 및 폴리글리세린축합리시놀레인산 에스테르 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제조방법에서 글리세린지방산에스테르류는 유지 중량 대비 1/25 이상 1/1 미만(글리세린지방산에스테르류/유지) 중량비, 바람직하게는 1/15 내지 1/5(글리세린지방산에스테르류/유지) 중량비로 포함될 수 있다. 상기 유화제가 1/25(글리세린지방산에스테르류/유지) 중량비 미만일 경우 저분자 및 양친매성인 유화제가 액상 조제유의 유수계면에 효과적으로 흡착되기가 어려우며, 1/1(글리세린지방산에스테르류/유지) 중량비 이상일 경우 과도한 흡착으로 상 안정성에 오히려 악영향을 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 레시틴은 천연 유화제로써 인지질의 영양학적인 의미도 있지만, 구조적으로는 헤드 부분의 콜린은 친수성 특징을 가지고 몸체 부분의 지방산은 오일 친화력이 있으므로 계면활성제 성질을 가진 양친매성 안정화제이다. 또한 레시틴은 친수부에 양이온성을 가지고 있으므로 유제품의 특징인 카제인 마이셀 음전하와 흡착하여 입자 사이의 응집을 방지함으로써 조성물의 분산 안정화 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 상기 레시틴은 액상 조제유 조성물의 총 중량 대비 0.005 이상 1.5 미만 중량%, 바람직하게는 0.007 내지 1.3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1 중량% 비율로 포함될 수 있다. 상기 레시틴은 0.005 중량% 미만에서는 효과가 극히 미미하게 나타나며, 1.5 중량% 이상일 경우에는 레시틴 특유의 진한 색상으로 인한 내용물 색상 변화 및 맛의 변화로 적용하기 어려운 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 유화제는 레시틴 및 글리세린지방산에스테르류의 중량비가 9:1 내지 1:9, 바람직하게는 8:2 내지 2:8, 더욱 바람직하게는 7:3 내지 3:7, 가장 바람직하게는 6:4 내지 4:6(레시틴:글리세린지방산에스테르류)로 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다. 레시틴 및 글리세린지방산에스테르류가 상기 중량비 범위 내로 포함되는 경우에는 본 발명의 액상 조제유의 유화 및 분산 안정화 효과가 현저하게 우수하다.
본 발명의 제조방법은 균질 효과의 증대, 살균 공정 중의 우유 카제인의 응고 위험 저감, 및 미생물의 불활성화를 위해 예열 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제조방법은 (s2) 단계 전에 (s1) 혼합 단계의 생성물을 50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 55℃ 내지 75℃로 예열하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 50℃ 미만의 예열 온도에서는 균질 효과로 인한 입자 미세화 및 균일화 효과가 매우 저조하게 나타나며, 80℃ 초과일 경우 단백질 변성으로 인한 상 불안정성을 야기할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 농축 배합액의 균질화는 처리 방법에 따라 상 안정화에 미치는 영향이 크게 달라진다. 본 발명에서는 입자 미세화 및 균일화를 구현하기 위해 균질기의 제1압과 제2압의 비율을 고려하였다. 일반적으로 균질화 조건에서 1차압은 밸브와 시트를 통과하면서 속도는 증가하고 압력은 감소하여, 빠른 속도의 유체는 난류를 형성하고 결과적으로 균질화 효율과 안정한 분산상 구성에 방해가 된다. 또한 2차압의 밸브는 이러한 1차압의 방향에 역압을 가하여 1차압에 의한 공동화(cavitation) 현상에 의하여 균질 효과의 저하를 야기시킨다. 따라서 본 발명의 제조방법에서 상기 (s2) 단계는 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%, 바람직하게는 8% 내지 25%로 수행할 수 있다. 제1압 대비 제2압의 비율이 5% 미만이면 공동화 현상에 의해 균질화 효율이 저하되며, 30% 초과이면 제2차압인 역압의 과다로 인하여 입도 미세화 및 균일성에 악영향을 나타낸다.
또한 본 발명에 있어서 균질 압력 수준을 설정하는 것은 중요한 요소이며, 일반적으로 균질압이 높을수록 입자는 미세화되지만 유체에 비해 지나치게 높은 균질압을 설정할 경우 오히려 표면적이 작아진 입자들에 의해서 강력한 응집(strong aggregation)이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 있어서 균질압은 150 내지 500 bar, 바람직하게는 200 내지 400 bar로 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 농축 배합액은 다량의 탄수화물, 지방, 단백질을 함유하여, 상온에서 장시간 보관 시 미생물의 번식이 쉬운 고영양의 조성물이다. 이에 첨가되는 원료에 따라 차이는 존재하지만 농축 배합액에는 일반적인 유제품처럼 다량의 미생물이 존재하며, 냉장 온도에서 생존하는 내냉성균과 고온의 열처리에도 사멸하지 않는 내열성균도 존재할 수 있다.
본 발명에서는 농축 배합액의 제조 과정 중 이를 제조하고 보관하는 단계에서 중간 열처리를 통한 살균 공정을 실시하였으며, 이를 통해 48시간 이상 미생물학적 안전성이 유지되었다. 상기와 같은 살균 공정을 통하여 생산성 효율화를 위해 농축 배합액의 보관 중 미생물의 성장 억제, 단백질 변성 저감 등의 효과를 얻을 수 있었으며 완제품 제조 후에도 미생물 안전성 및 상 안정성이 확보되었다.
본 발명의 제조방법에서 상기 (s3)의 살균 단계는 60℃ 이상 100℃ 미만의 온도로 5초 이상 60초 미만 동안 살균 처리될 수 있으며, 바람직하게는 70℃ 내지 90℃로 10 내지 30초 동안 살균 처리될 수 있다. 살균 공정이 60℃ 미만일 경우에는 살균 효과가 미미하며, 100℃ 이상일 경우에는 미생물 안전성은 증가되나 열 변성으로 인해 침전 정도가 증가한다. 또한 살균시간이 60초 이상인 경우에도 지속적인 열 손상으로 인해 상 안정성이 저하된다.
상기 제조 공정 중의 농축 배합액으로 제조된 반제품의 입도 크기는 1 ㎛ 미만 입자 크기의 비율이 90% 이상일 수 있다. 상기와 같은 균질 및 살균 공정을 거친 농축 배합액은 입자가 미세화됨으로써, 액상 조제유 조성물의 분산 안정성이 우수해져 응집, 분리 또는 침전 현상이 상당히 개선된다.
본 발명에 있어서 상기 유지는 영유아를 위한 지방 공급원으로 포화지방, 불포화 지방 및 필수지방산의 공급을 위하여 사용된다. 보다 구체적으로 상기 유지는 대두유, 카놀라유, 팜올레인유, 야자유, 팜핵류, 해바라기유, 현미유, 옥수수유 및 정제가공유지 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 우유류, 분유류 및 단백질류는 액상 조제유에서 단백질을 비롯한 다양한 영양 성분 공급원으로 사용되는 성분이다. 상기 우유류는 살균유(시유), 멸균유, 저지방우유, 무지방우유, 강화우유, 산양유 또는 염소유 등을 1종 또는 그 이상을 혼합 사용할 수 있다. 상기 분유류는 탈지분유, 전지분유, 가당분유 또는 혼합분유 등을 1종 또는 그 이상을 혼합 사용할 수 있다. 상기 단백질류는 우유단백, 농축우유단백, 분리우유단백, 유청단백, 탈염유청단백, 농축유청단백, 분리유청단백, 산양유단백 및 산양유청단백 등을 포함하는 우유 유래 단백질; 식물성 단백(대두단백 등); 및 육류 유래 단백(닭고기 단백 등) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상을 혼합 사용할 수 있다.
상기 농축 배합액 제조방법에는 액상 조제우유의 영양성분으로 지용성 비타민 및 수용성 비타민이 첨가될 수 있으며, 구체적으로 농축액 혼합 단계인 (s1) 단계에서 비타민 A, E, D 및 K 등으로 이루어진 지용성 비타민 군으로부터 선택된 1종 이상이 추가적으로 첨가될 수 있다. 또한, 상기 (s1) 단계에서 비타민 B1, B2, B6, B12, C, 판토텐산, 나이아신, 엽산 및 비오틴 등으로 이루어진 수용성 비타민 군으로부터 선택된 1종 이상이 추가적으로 첨가될 수 있다. 바람직하게 상기 수용성 비타민은 농축 배합액 제조 단계 이후의 액상 조제유 제조 단계에서 첨가될 수 있다.
본 발명은 (s4) 상기 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법을 통해 제조된 농축 배합액을 물에 희석하는 단계; (s5) (s4) 단계의 생성물을 균질화하는 단계; 및 (s6) (s5) 단계의 생성물을 멸균처리 하는 단계를 포함하는 액상 조제유 조성물의 제조방법 및 상기 제조방법을 통해 제조된 액상 조제유 조성물을 제공한다.
균질 효과의 증대, 우유 카제인의 응고 위험 저감 및 미생물의 불활성화를 위해, 바람직하게 상기 액상 조제유 조성물의 제조방법에서 (s5) 단계 전에 (s4) 단계의 생성물을 50℃ 내지 80℃로 예열하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 액상 조제유 조성물의 제조방법에서 (s5) 균질화 단계는 상기 농축 배합물의 제조방법과 마찬가지로, (s4) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%, 바람직하게는 8% 내지 25%로 균질화를 수행할 수 있다.
상기 액상 조제유 조성물의 제조방법에서 (s6) 멸균처리는 초고온단시간멸균처리(Ultra high temperature, UHT)로 수행될 수 있으며, 이는 짧고 강력한 가열에 의해 모든 미생물을 완전히 사멸시킴으로써 경시 안정성을 향상시켜, 장기간 사용 시에도 수유성이 저해되지 않도록 액상 제품을 보존하기 위한 공정이다. 이는 기존의 레토르트 방식에 비해 단백질 변성, 이취, 또는 변색 등이 적고, 맛 또는 색상 등이 레토르트 방식에 비해 양호하다. 상기 초고온단시간멸균처리 조건은 120℃ 내지 150℃로 1 내지 60초, 바람직하게는 125℃ 내지 140℃로 5 내지 50초로 수행할 수 있다. 상기 초고온단시간멸균처리가 120℃ 미만 또는 1초 미만일 경우에는 미생물 사멸 효과가 미미하며, 150℃ 초과 또는 60초 초과일 경우에는 열변성으로 인해 침전물이 생기거나 열 손상으로 인해 상 안정성이 나빠진다.
상기 액상 조제유 조성물의 제조방법은 (s4) 단계에서 비타민, 미네랄 또는 이들의 혼합물을 추가적으로 첨가할 수 있다. 본 발명에 있어서 미네랄은 영양공급뿐만 아니라 제조공정 중 조제액의 안정화에도 중요한 역할을 한다. 구체적으로 상기 미네랄은 탄산칼슘, 제일인산칼륨, 제이인산칼륨, 염화칼륨, 제이인산마그네슘, 탄산수소나트륨, 산화아연, 피로인산제이철, 황산망간 및 요오드칼륨 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 미네랄의 사용에 의하여 단백질의 열처리에 의한 변성 및 응고를 방지할 수 있고, 특히 제일인산칼륨 또는 제이인산칼륨은 조제액의 pH 버퍼링 역할도 수행하여 가장 바람직하다.
상기 액상 조제유 조성물의 제조방법에서 비타민은 수용성 비타민으로써 비타민 B1, B2, B6, B12, C, 판토텐산, 나이아신, 엽산 및 비오틴 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 액상 조제유 조성물은 최종 완제품 단계에서 0.7 ㎛ 미만의 입자크기의 비율이 90% 이상이며, pH가 6 내지 8인 것이 바람직하다.
본 발명은 (s1) 우유류, 분유류 및 단백질류로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 유지, 유화제 또는 이들의 혼합물을 혼합 및 교반하는 단계; (s2) (s1) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 하는 단계; 및 (s3) (s2) 단계의 생성물을 60℃ 이상 100℃ 미만의 온도에서 5초 이상 60초 미만 동안 살균하는 단계를 포함하며, 농축 배합액의 당도가 15 내지 45 brix인 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법으로 농축 배합액을 제조한 후, (s4) 상기 농축 배합액을 물에 희석하는 단계; (s5) (s4) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 단계; 및 (s6) (s5)단계의 생성물을 120℃ 내지 150℃로 1 내지 60초 동안 초고온단시간멸균처리(UHT)하는 단계를 포함하는 액상 조제유 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 제조방법으로 제조된 액상 조제유 조성물은 생산 효율, 상 안정성, 경시 안정성, 및 미생물 안전성이 가장 우수하다.
본 발명은 수유용 젖꼭지를 직접 체결할 수 있는 체결부가 있는 플라스틱 용기에 상기 액상 조제유 조성물이 충진된 액상 조제유 제품을 제공한다. 바람직하게는 상기 체결부는 나선형 체결부가 사용될 수 있으며, 젖꼭지 또는 플라스틱 용기를 돌려서 이들을 서로 용이하게 체결할 수 있는 구성이 사용될 수 있다. 상기 액상 조제유 제품은 젖꼭지와 직접 체결 방식의 플라스틱 용기를 사용함으로써 소비자가 별도의 수유용 젖병이 필요 없이 편리하게 수유할 수 있는 장점이 있다.
상기 용기는 HDPE, LDPE, PET, PP, PE 또는 PC 등의 다양한 재질의 플라스틱 용기 또는 유리병을 사용할 수 있으나, 유리병은 깨질 위험이 있기 때문에 플라스틱 용기를 사용하여 충진하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액상 조제유 조성물의 제조방법은 농축 배합액을 농축반제품으로 제조하는 공정을 가짐으로써, 초기부터 희석된 완제품으로 일괄 제조하는 공정에 비해 필요한 유틸리티, 시간 등을 저감하여 생산 효율이 우수하다.
또한 본 발명에 따른 액상 조제유 조성물은 유화 및 분산 안정화에 따라 상 안정성 및 경시 안정성이 우수하며, 초고온단시간멸균처리(UHT) 등을 통하여 미생물 안전성이 우수하다.
또한 본 발명에 따른 액상 조제유 제품은 젖꼭지와 직접 체결 방식의 플라스틱 용기를 사용함으로써 수유가 간편하다.
도 1은 실시예 1의 농축 배합액을 사용하여 제조한 액상 조제유의 입도 그래프이다.
도 2는 실시예 4의 농축 배합액을 사용하여 제조한 액상 조제유의 입도 그래프이다.
도 3은 실시예 7의 농축 배합액을 사용하여 제조한 액상 조제유의 입도 그래프이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실험예 1: 농축 배합액의 당도( brix )에 따른 생산효율, 입도, 침전량 및 상분리 평가
하기 표 1에 당도(brix)에 따른 반제품 형태의 농축 배합액을 제조하고, 이를 기반으로 농축 배합액을 사용하여 액상 조제유 조성물을 제조하였다. 각 농축 배합액은 그 제조에 사용되는 전체 원료의 함량에 대하여 동일한 비율로 증가 또는 감소하도록 함으로써 농축도만 달리하여 달리하여 당도(brix)를 설계하였다. 참고로 최종 완제품의 경우 물의 함량을 달리하여 13.5brix로 동일하게 적용하였다.
제조방법에 있어서, 먼저 농축 배합액 제조공정은 고온에서 완전히 용해된 유지에 지용성 비타민, 유화제 및 레시틴 등을 정량 투입하고 교반하여 완전히 용해하였다. 일정 시간 후, 이에 정제수, 우유, 유청단백분말류, 탈지분유, pH조절제, 유당 및 덱스트린 등을 믹서에 투입 교반하였다. 제조된 혼합액은 예열을 진행하고 균질을 거쳐 UHT 기기를 이용하여 85℃에서 20초 동안 살균 처리하여 농축 배합액을 제조하였다. 농축 배합액 제조 이후 액상 조제유 제조 공정은 농축 배합액에 물, 수용성 비타민 및 미네랄류 등을 혼합 및 교반하여 배합을 완료하였다. 이후 농축 배합액 제조 공정과 동일하게 예열 및 균질과정을 거쳐 135℃에서 30초 동안 초고온단시간멸균처리(UHT)를 진행하여 액상 조제유 제조를 완결하였다.
실시예 농축 배합액 당도(brix) 액상조제유
당도(brix)		 생산효율 입자크기
(㎛)/d(0.9)		 침전량 상분리
1 13.5 13.5 X 0.287 ◎ ◎
2 16.2 13.5 △ 0.308 ◎ ◎
3 20.3 13.5 ○ 0.320 ○ ◎
4 27 13.5 ○ 0.330 ○ ○
5 33.8 13.5 ◎ 0.436 ○ ○
6 40.5 13.5 ◎ 0.596 △ △
7 54 13.5 ◎ 2.988 X X
8 67.5 13.5 ◎ 4.826 X X
상기 표 1에 나타난 결과를 볼 때, 실시예 1 내지 실시예 8로부터 당도가 높아질수록 생산효율은 증가되는 반면, 상안정성 부분은 악화되는 경향을 나타내었다. 실시예 2 내지 6의 경우 생산효율 및 상안정성이 양호하게 나타났다. 특히, 실시예 3, 4 및 5의 경우 생산효율이 높을 뿐만 아니라 입자크기가 작아 상안정성이 우수하게 나타났다. 반면, 실시예 1의 경우, 상안정성은 우수하게 나타났으나 생산 효율이 떨어지는 문제점을 보였다. 또한 실시예 7 및 8의 경우에서는 생산 효율은 높지만 침전 정도가 심하며, 상분리로 인하여 상안정성이 불안정한 문제점을 보였다.
일반적으로 미세하고 균일한 입자에 비해 크고 불균일한 입자는 상분리 또는 침전 특성에 있어서 저조한 것으로 나타난다. 상기 각각 실시예 조성물의 입자크기는 농축 배합액의 당도가 증가될수록 커지는 경향을 나타냈으며, 이는 당도가 증가될수록 장기 안정성이 불안정하다는 것을 의미한다.
상기 실시예 1, 4 및 7의 농축 배합액으로 제조된 액상 조제유에 관하여, 당도 변화에 따른 액상 조제유의 입도 그래프를 도 1, 2 및 3에 나타내었다.
도 3을 볼 때, 실시예 7로 제조된 액상 조제유의 입도 그래프는 입자의 크기가 크고 불균일성을 나타내어 상안정성이 매우 저조할 것으로 예측되었고, 실제 제조 후 경시가 진행됨에 따라 상분리 및 침전 등의 평가에서도 저조하였다.
실시예 4(도 2)의 입도균일성은 실시예 1(도 1)에 비해 다소 부족하지만 양호한 결과를 나타내었다. 다만, 실시예 4는 실시예 1에 비해 생산효율이 매우 높은 장점이 있다. 본 발명에서는 상기의 실험결과를 바탕으로 생산효율과 안정성을 고려하는 최적의 농축배율을 선정하였다.
실험예 2: 유화제 및 레시틴 첨가에 따른 침전정도 및 상분리 평가
상기 실험예 1과 동일한 방법으로, 하기 표 2에 나타난 조성비에 따라 농축 배합액을 제조한 후 이를 이용하여 액상 조제유를 제조하여, 침전정도 및 상분리를 평가하였다. 농축 배합액 및 액상 조제유의 당도는 상기 표 1의 실시예 4를 기준으로 진행하였다.
농축 배합액 조성 실시예
9 10 11 12 13 14 15 16
식용혼합유지 5 5 5 5 5 5 5 5
비타민혼합 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
글리세린지방산에스테르 - 0.2 0.5 1 5 0.5 0.5 0.5
레시틴 - - - - - 0.01 0.5 1.5
살균유 20 20 20 20 20 20 20 20
유청단백분말 2 2 2 2 2 2 2 2
탈지분유 4 4 4 4 4 4 4 4
덱스트린 및 유당 10 10 10 10 10 10 10 10
정제수 27 당도(brix)가 되도록 조정
실시예
9 10 11 12 13 14 15 16
침전정도 X △ ○ ○ △ ○ ◎ ◎
상분리 X △ ○ ○ △ ○ ◎ ◎
상기 표 2 및 표 3에 각각 실시예의 조성 및 상 안정성 결과를 나타내었다. 본 발명에서 언급한 바와 같이, 실시예 10 내지 실시예 13의 결과로부터 유지 대비 글리세린지방산에스테르류의 일정비율에서 침전, 상분리 등 상 안정성 결과가 확연히 개선되는 효과를 확인하였다. 또한, 실시예 11 및 실시예 14 내지 실시예 16의 결과로부터 글리세린지방산에스테르류를 레시틴과 혼합하여 사용할 경우 안정성이 보다 개선됨을 확인할 수 있었다. 다만, 레시틴의 경우 상기 실시예 16과 같이 일정비율 이상으로 포함될 때 상 안정성은 우수하지만, 색상 및 맛이 변화되어 적절하지 못하였다.
실험예 3: 농축 배합액의 살균온도 및 시간에 따른 미생물 수 및 침전정도 평가
상기 실험예 1에 나타난 방법으로 농축 배합액을 제조 시, 하기 표 4에 나타낸 것처럼 농축 배합액의 살균온도 및 살균시간을 변화시킬 때, 그에 따른 농축 배합액의 미생물수 및 침전정도를 상대 비교하였다.
실시예 농축배합액의 살균온도(℃) 살균시간(초) 초기 미생물수
(CFU/ml)		 24시간 후 미생물수(CFU/ml) 침전정도
17 70 5 13000 42000 ◎
18 80 5 8000 31000 ◎
19 90 5 4100 7000 ◎
20 100 5 1000 1500 △
21 70 15 7600 9000 ◎
22 80 15 7300 7800 ◎
23 90 15 1000 1400 ○
24 100 15 800 1300 △
25 70 30 7000 9000 ○
26 80 30 6300 7000 ○
27 90 30 900 900 △
28 100 30 600 700 X
29 70 60 3000 8000 △
30 80 60 2000 4700 X
31 90 60 800 800 X
32 100 60 300 500 X
상기 표 4에 나타난 바와 같이 농축 배합액을 제조하는데 있어서 살균온도가 높을수록 미생물의 안전성은 증가되지만, 열 변성으로 인해 침전정도는 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 살균시간을 증가하는 경우에도 지속적인 열손상으로 인해 상 안정성이 저하되는 특징을 나타내었다. 낮은 온도 또는 ?F은 시간에서의 살균처리의 경우 상안정성은 증가하지만 미생물 안전성은 비교적 저조하게 나타나, 본 발명에서는 이와 같은 이유로 농축 배합액 제조의 최적 살균온도 및 시간을 선정하였다.
실험예 4: 균질화 단계에서 1차, 2차 압력비율에 따른 침전 및 상분리 평가
상기 실험예 1에 나타난 방법으로 농축 배합액을 제조 시, 1차 및 2차 압력비율의 변화에 따른 침전 및 상분리 현상을 평가하여 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 농축 배합액의 균질압(bar) 1차,2차 압비율 침전 상분리
33 200 5 △ △
34 200 10 ○ ○
35 200 13 ◎ ◎
36 200 17 ◎ ◎
37 200 20 ○ ○
38 200 27 ○ △
39 200 30 △ △
40 200 40 △ △
상기 표 5에 나타난 바와 같이 농축 배합액의 1, 2차 균질압 비율에 대한 실험을 실시하였으며 전반적으로 동일 내용물을 평가한 결과, 침전과 상분리가 유사한 경향성을 나타내었다. 상기의 실시예에서 나타난 바와 같이 실시예 35 및 36의 경우 가장 우수한 효과를 나타내었다.
하기는 상기 실험예 1 내지 4의 평가 방법에 있어서, 생산효율, 침전정도, 상분리정도, 입자크기 및 균일도 및 미생물 균 측정방법에 대하여 구체적인 평가 기준을 나타내었다.
<생산효율 평가>
농축 배합액의 당도(brix)에 따른 액상 조제유의 생산효율은 제품 생산 시간, 비용, 시간당 물량 및 물류 비용 등을 전반적으로 고려하였다.
<입도 측정 방법>
액상 조제유 제조 후 채취한 샘플의 온도를 상온으로 조정한 후 레이저 회절을 이용하여 제품의 입도를 측정하는 MALVERN Mastersizer 2000 모델을 이용하였다. 입도 측정 조건은 rpm 2520, dispersant는 water로 설정하였으며 3회 반복 측정하여 평균값을 채택하였다. 입도 측정 결과는 X축 Particle size(㎛), Y축 Volume(%)의 입자 분포도를 기록하였다. 또한 입자의 평균 크기를 나타내는 d(0.9)의 값을 의미있는 수치로 채택하였다
<침전 정도>
액상 조제유를 제조 후 동일한 경시 기간에 따른 상온의 내용물을 120메쉬에 거른 후 남는 침전 잔류량을 측정하여 수치로 기입하였다. 120메쉬에 남는 침전량이 가장 적은 경우 매우 우수(◎), 양호한 수준이면(○), 일반 시판제품수준의 보통(△) 및 불량(X)으로 표기하여 평가하였다.
< 상분리 정도>
액상 조제유를 제조 후 동일한 경시 기간에 따른 상온의 내용물을 육안 관찰하여 상층부 또는 하층부로부터 분리되는 상 분리 높이를 측정하여 기입하였다. 가장 분리가 적은 경우 매우 우수(◎), 양호한 수준이면(○), 일반 시판제품수준의 보통(△) 및 불량(X)으로 표기하여 평가하였다.
<미생물 균 측정 방법>
표준한천배지를 준비하고 시료를 무균적으로 채취하여 멸균된 페트리디쉬 에서 표준한천배지와 고르게 섞이도록 하였다. 배지를 응고시킨 후 35℃ 내지 37℃ 에서 24시간 내지 48시간 배양하고 생성된 집락수를 계산하였다. 본 발명에서는 미생물의 수를 CFU/ml로 평가하였으며, 농축 배합액의 저장을 위한 혼합액의 살균 후 평가 시 매우 우수한 수준을(◎), 양호한 수준을(○), 보통의 수준을(△) 및 저조한 수준을 불량(X)으로 평가하였다.
<당도 측정 방법>
액상 조제유를 제조 후 채취한 샘플의 온도를 상온으로 조정한 후 굴절율을 이용하여 제품의 당도를 측정하는 ATAGO Refractometer를 이용하여 측정하고, 그 수치를 Brix 단위로 기록하였다.

Claims (18)

  1. (s1) 우유류, 분유류 및 단백질류로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 유지, 유화제 또는 이들의 혼합물을 혼합 및 교반하는 단계;
    (s2) (s1) 단계의 생성물을 균질화하는 단계; 및
    (s3) (s2) 단계의 생성물을 살균하는 단계
    를 포함하는 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 농축 배합액은 당도가 15 내지 45 brix인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유화제는 레시틴, 글리세린지방산에스테르류 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 글리세린지방산에스테르류는 유지 중량 대비 1/25 이상 1/1 미만(글리세린지방산에스테르류/유지)의 중량비인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 레시틴은 액상 조제유 조성물의 총 중량 대비 0.005 이상 1.5 미만 중량%인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 유화제는 레시틴 및 글리세린지방산에스테르류의 중량비가 9:1 내지 1:9(레시틴: 글리세린지방산에스테르류)로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (s2) 단계 전에 (s1) 단계의 생성물을 50℃ 내지 80℃로 예열하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (s2) 단계는 (s1) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (s3) 단계는 60℃ 이상 100℃ 미만의 온도에서 5초 이상 60초 미만 동안 살균하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제1항의 제조방법에 따라 제조된 액상 조제유 제조용 농축 배합액.
  11. (s4) 제10항의 농축 배합액을 물에 희석하는 단계;
    (s5) (s4) 단계의 생성물을 균질화하는 단계; 및
    (s6) (s5) 단계의 생성물을 멸균처리 하는 단계
    를 포함하는 액상 조제유 조성물의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (s5) 단계 전에 (s4) 단계의 생성물을 50℃ 내지 80℃로 예열하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 (s5) 단계는 (s4) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 (s6) 단계는 120℃ 내지 150℃로 1 내지 60초 동안 초고온단시간멸균처리(UHT)하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제11항의 제조방법에 따라 제조된 액상 조제유 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 조제유 조성물은 0.7 ㎛ 미만의 입자크기의 비율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 액상 조제유 조성물.
  17. (s1) 우유류, 분유류 및 단백질류로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 유지, 유화제 또는 이들의 혼합물을 혼합 및 교반하는 단계;
    (s2) (s1) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 하는 단계; 및
    (s3) (s2) 단계의 생성물을 60℃ 이상 100℃ 미만의 온도에서 5초 이상 60초 미만 동안 살균하는 단계를 포함하며,
    농축 배합액의 당도가 15 내지 45 brix인 액상 조제유 제조용 농축 배합액의 제조방법으로 농축 배합액을 제조한 후,
    (s4) 상기 농축 배합액을 물에 희석하는 단계;
    (s5) (s4) 단계의 생성물을 150 내지 500 bar의 압력으로 균질기의 제1압 대비 제2압의 비율을 5% 내지 30%로 균질화하는 단계; 및
    (s6) (s5)단계의 생성물을 120℃ 내지 150℃로 1 내지 60초 동안 초고온단시간멸균처리(UHT)하는 단계
    를 포함하는 액상 조제유 조성물의 제조방법.
  18. 수유용 젖꼭지를 직접 체결할 수 있는 체결부가 있는 플라스틱 용기에 제15항의 액상 조제유 조성물이 충진된 액상 조제유 제품.
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