KR20210096787A - 3d 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물 및 이를 이용한 단백질 강화 초콜릿의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물 및 이를 이용한 단백질 강화 초콜릿의 제조 방법에 관한 것으로, 초콜릿 구성 성분의 배합비 및 3D 프린터의 노즐 온도를 조절하여 단백질 강화 초콜릿의 3D 프린팅 제조 공정을 최적화하였다.

Description

3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물 및 이를 이용한 단백질 강화 초콜릿의 제조 방법{PROTEIN-FORTIFIED CHOCOLATE COMPOSITION FOR 3D PRINTING AND METHOD FOR MANUFACTURING USING THE SAME}

본 발명은 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물 및 이를 이용한 단백질 강화 초콜릿의 제조 방법에 관한 것이다.

전세계적으로 주요 3대 영양소 중 하나인 단백질이 강화된 간편식의 수요가 증가하고 있는 추세로서, 미국 식약청(FDA) 가이드라인에 따라 ‘우수한(good or excellent) 단백질 함유 식품’으로 표기된 제품의 매출규모가 2018년 기준 전년 대비 1.3% 성장한 226억 달러에 이르고 있다. 한국에서도 단백질 강화 식품이 개발되고 있는 추세로 한국에서는 특히 단백질바 형태의 식품 시장이 급성장하고 있다. 단백질바는 주로 곡물, 초콜릿 등을 주재료로 하여 제조되며, 그중 초콜릿 단백질바는 남녀노소 모두에게 인기가 있는 제품이다.

초콜릿은 ‘원료-선별-로스팅(roasting)-파쇄(cracking)-정선(winnowing)-분쇄(grinding)-템퍼링(tempering)-성형(molding)-포장(packing)’의 공정을 통하여 가공되는데, 초콜릿 공정에서는 모든 배합비가 섞인 초콜릿 혼합액이 기기의 노즐을 통하여 성형 틀에 채워질 때, 초콜릿의 배합비와 노즐 조건이 중요하다. 초콜릿의 배합비에 따라 초콜릿 혼합액의 점도가 변화 됐을 때, 노즐을 통한 초콜릿 혼합물의 출력이 원활하지 않을 수 있으며, 노즐 조건에 따라 초콜릿이 성형 되는 시간이 결정되기 때문에 종래의 몰딩 또는 코팅 공법으로 제조되는 초콜릿 공정으로는 복잡한 형상의 초콜릿 제조가 어렵다. 이에, 최근 3D 프린터를 이용하여 다양한 형태로 성형된 초콜릿 제품에 대한 관심이 높아지고 있어, 3D 프린팅에 적합한 초콜릿의 배합비 및 노즐 조건에 대한 연구가 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0051489호

이에 본 발명자들은 초콜릿과 완두콩 단백질의 배합비 및 3D 프린팅의 노즐 온도를 조절하여 완두콩 단백질이 강화된 초콜릿의 3D 프린팅 제조 공정을 최적화하여 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물 및 이를 이용한 단백질 강화 초콜릿의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 초콜릿 및 완두콩 단백질을 80 : 20의 중량비로 포함하는, 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물을 이용하여 3D 프린터로 성형하는 것을 포함하는, 단백질 강화 초콜릿을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 초콜릿 제조시 초콜릿과 완두콩 단백질의 배합비 및 노즐 온도를 조절하여 3D 프린팅 제조 공정을 최적화함으로써 종래 3D 프린팅으로 성형되지 않았던 완두콩 단백질 제품의 문제점을 해결하고, 다양한 형태의 단백질 강화 초콜릿 제품을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 완두콩 단백질의 배합비에 따른 초콜릿의 형상을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서 노즐의 온도에 따른 초콜릿의 형상을 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 초콜릿 및 완두콩 단백질을 80 : 20의 중량비로 포함하는, 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물에 관한 것이다.

상기 초콜릿은 카카오 매스, 카카오버터 또는 이의 대용 유지 및 당류로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 성분의 배합비는 원하는 식감, 맛, 향, 질감 등에 따라 다양하게 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 대용 유지는 코코아 버터를 대용할 수 있는 유지라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 팜핵유, 야자유 등과 식물성 유지, 코코아 버터 유사지(cocoa butter equivalent and extender, CBE), 코코아 버터 대체지(cocoa butter replacer, CBR), 코코아 버터 대용지 (cocoa butter substitute, CBS) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

코코아 버터 유사지(CBE)는 코코아 버터와 상용성이 가능하고, 트리글리세라이드 조성이 코코아 버터와 유사하며 템퍼링이 필요한 것을 말한다. 팜 중부유(Palm middle fraction, PMF), 살지(Sal fat), 일리페(Borneo tallow), 코쿰지(Kokum), 쉬아지 (Shea butter) 및 이들의 분별 유지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다다.

코코아 버터 대체지(CBR)는 상온에서 액상 및 액상과 고체상이 혼합된 상태의 대두유, 카놀라유, 팜유 등을 경화하여 고체화한 유지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

코코아 버터 대용지(CBS)는 일부 식물성 유지를 경화하여 얻은 유지로 코코아 버터와 상용성이 없으며, 라우릭계 지방산 함량이 높고, 템퍼링이 필요 없는 유지이다. 제과 분야에서 코팅용으로 주로 사용되고 있으며 일반적으로 팜핵유 및 야자유를 경화 또는 에스테르 교환하여 제조하며 필요에 따라 다른 식물성 경화유를 혼합하여 제조한다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물을 이용하여 3D 프린터로 성형하는 것을 포함하는, 단백질 강화 초콜릿을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 방법에 사용되는 3D 프린터는 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 형태를 만들어가는 적층식(FDM)일 수 있으며, 초콜릿 재료를 가열압출방식으로 압출하여 성형하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

가열압출방식은 초콜릿과 같은 열가소성 식재료를 가열한 후, 용융된 식재료를 압출하는 방식으로서, 노즐부분에 식재료에 열을 전달할 수 있도록 하는 노즐히팅부가 설치되거나, 식재료 카트리지를 가열할 수 있도록 하는 카트리지 히팅부가 구비되어 있다.

본 발명의 단백질 강화 초콜릿은 45℃로 온도가 조절된 노즐을 통해 압출되어 이루어지는 성형되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

<실시예 1> 단백질 강화 초콜릿의 제조

원두콩 단백질 분말 2g과 증류수 98g을 혼합하여 2% (w/w%)의 완두콩 단백질 용액을 제조하였다. 초콜릿(센트라메리카 S.I 블루디스크 코인타입)과 상기 원두콩 단백질 용액을 각각 90:10, 80:20, 70:30의 중량비로 혼합한 후 3D 프린터를 이용하여 성형하였다.

그 결과, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 초콜릿과 2% 완두콩 단백질 용액의 함량이 90:10인 경우, 단백질 강화 초콜릿이 굳으면서 모형이 기울어지는 것을 확인할 수 있으며, 초콜릿과 2% 완두콩 단백질 용액의 함량이 70:30인 경우, 단백질이 수분을 흡수하는 특징으로 인하여 단백질 함량이 높은 초콜릿의 점도가 증가하여 출력이 어려움을 확인할 수 있다. 반면, 3D 프린터에 input한 모형대로 출력되는 조건은 80:20인 것을 확인할 수 있다.

<실시예 2> 3D 프린터 노즐 온도 설정

실시예 1과 같이 제조된 초콜릿 조성물을 이용하여 30, 45, 65℃의 노즐 온도 하에서 3D 프린터로 초콜릿을 제조하였다.

그 결과, 노즐의 온도가 30℃일 때 초콜릿 혼합액이 노즐을 통하여 출력 되다가 노즐 온도가 초콜릿 혼합액을 원활히 압출시키는데에 부족하여 노즐이 출력 중 막히는 현상이 발생하였다.

노즐의 온도가 65℃인 경우, 노즐의 온도가 너무 높아 출력물이 가능한 단시간 내에 굳지 못하여 출력물의 모형이 변화되는 문제점이 있었다.

노즐의 온도가 45℃인 경우, 출력 시 노즐이 막히지 않으며 출력물이 굳을 때 모형이 변화하지 않고 input한 모형 형성과 동일하게 출력되어 노즐의 최적 온도가 45℃임을 확인하였다(도 2).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 초콜릿 및 완두콩 단백질을 80 : 20의 중량비로 포함하는, 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 초콜릿은 카카오 매스, 카카오버터 또는 이의 대용 유지 및 당류로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물.
3. 제1항 또는 제2항의 3D 프린팅용 단백질 강화 초콜릿 조성물을 이용하여 3D 프린터로 성형하는 것을 포함하는, 단백질 강화 초콜릿을 제조하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 성형은 45℃로 온도가 조절된 노즐을 통해 압출되어 이루어지는 것인 단백질 강화 초콜릿을 제조하는 방법.

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