KR20210145177A - 결정질 지방을 함유하는 쇼트닝 - Google Patents

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폴 레이몬드 스미스
페르난다 자카렐리 다볼리
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카아길, 인코포레이팃드
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Abstract

실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 분말 밀도를 포함하고, 입자의 적어도 50%가 10 내지 50 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방이 본 명세서에 기재되어 있다. 또한, 쇼트닝이 본 명세서에 기재되며, 상기 쇼트닝은 실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖고, 입자의 적어도 50%가 3 내지 60 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방 및 액체 오일을 포함하며; 상기 결정질 지방은 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%의 범위이고, 상기 액체 오일은 약 0.1 중량% 내지 약 75 중량%의 범위이다.

Description

결정질 지방을 함유하는 쇼트닝
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2019년 3월 28일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "SHORTENING WITH CRYSTALLINE FAT"인 가출원 제62/825,135호의 이익을 주장하며, 이 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 결정질 지방 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
소비자 및 규제 기관은 더 건강한 식품을 요구하고 있다. 따라서, 베이커리 응용에서 전통적으로 사용되는 쇼트닝을 그의 기능성을 잃지 않으면서도 더 건강하게 제조해야 하는 것에 대한 요망이 있다.
실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 분말 밀도를 포함하고, 입자의 적어도 50%가 10 내지 50 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방이 본 명세서에 기재되어 있다. 또한, 쇼트닝이 본 명세서에 기재되며, 상기 쇼트닝은 실온에서 약 0.10 내지 약 0.30 범위의 분말 밀도를 갖고, 입자의 적어도 50%가 10 내지 60 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방 및 액체 오일을 포함하며; 상기 결정질 지방은 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%의 범위이고, 상기 액체 오일은 약 0.1 중량% 내지 약 75 중량%의 범위이다.
- 도 1a 내지 도 1d는 본 명세서에 기재된 쇼트닝 조성물 중 일부의 이미지를 나타낸다.
- 도 2는 본 명세서에 기재된 다양한 결정질 지방의 입자 크기를 보여준다.
- 도 3은 본 명세서에 기재된 다양한 결정질 지방의 분말 밀도를 보여준다.
- 도 4 및 도 5는 본 명세서에 기재된 쇼트닝을 포함하는 쿠키의 폭 및 높이를 나타낸다.
- 도 6 및 도 7은 본 명세서에 기재된 쇼트닝을 포함하는 라미네이팅된 비스킷의 폭 및 높이를 나타낸다.
- 도 8은 본 명세서에 기재된 다양한 결정질 지방의 밀도를 나타낸다.
- 도 9a 내지 도 9d는 본 명세서에 기재된 쇼트닝 조성물 중 일부의 이미지를 나타낸다.
기능적 구조 및 성능을 갖는 쇼트닝이 본 명세서에 기재된다. 구체적으로는, 본 명세서에 기재된 쇼트닝은 전통적인 쇼트닝과 비교하여 포화 지방의 양을 감소시킬 수 있으면서도 쇼트닝에 기대되는 질감을 유지할 수 있기 때문에 더 건강할 수 있는 잠재성을 갖는다.
쇼트닝은 결정질 지방 및 액체 오일을 포함하며, 결정질 지방은 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%의 범위이고, 액체 오일은 약 0.1 중량% 내지 약 75 중량%의 범위이다. 다른 태양에서, 결정질 지방은 약 30 내지 80 중량%의 범위이며, 액체 오일이 잔부를 구성한다. 아마도 더 바람직한 다른 태양에서, 결정질 지방은 약 40 내지 60 중량%의 범위이며, 액체 오일이 잔부를 구성한다. 결정질 지방은 실온에서 고체로서 정의되며, 액체 오일은 실온에서 액체이다.
일부 태양에서, 결정질 지방은 팜유, 시어, 팜핵유, 코코넛유, 망고 핵유, 일리프(illipe), 바바수유(babassu oil), 페퀴유(pequi oil), 보르네오 탤로우, 알란블랙키아유(allanblackia oil), 코코아 버터, 견과유, 동물성 지방, 유제품 지방, 해바라기유, 옥수수유, 대두유, 카놀라유, 채종유, 면실유, 미강유, 홍화유, 아마씨유, 땅콩유, 올리브유, 톨유, 및 이의 분획, 이의 고 올레산 버전 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 유래된다. 일부 태양에서, 결정질 지방은 완전 또는 부분 수소화 및/또는 인터에스테르화(interesterified) 오일로부터 유래된다.
본 명세서에 기재된 결정질 지방은 전형적으로 다공성 구조이고 분말 형태이다. SEM 이미지는 결정질 지방이 중공 구조 내지 만입된(패인(pitted)) 구조일 수 있음을 보여준다. 결정질 지방 입자는 매우 순수(neat)하며, 전형적으로 개방 스펀지 구조를 가지면서 구형 형상이다. 다른 태양에서, 결정질 지방은 공기-충전된 모폴로지를 가지면서 폼(foam) 유사 구조로 관찰될 수 있다. 본 명세서에 기재된 결정질 지방의 다공성 또는 "솜털 같은(fluffy-like)" 구조는 더 큰 오일-보유 용량을 가능하게 하고, 이는 후속으로 더 많은 액체 오일이 (본 명세서에 기재된) 쇼트닝 조성물에 첨가될 수 있게 하기 때문에 유익하다. 결정질 지방이 잘 패킹되거나 조밀하게 패킹된 태양에서, 오일-보유 용량은 크지 않다.
본 발명의 결정질 지방은 초임계 CO2 기술을 사용하여 제조된다. 지방은 지방의 용융 온도보다 적어도 약 5 내지 약 25도 높은 범위의 온도에서 용융되고, 일부 태양에서는 지방의 용융 온도보다 적어도 약 5 내지 약 20도 높은 온도에서 용융되고, 다른 태양에서는 지방의 용융 온도보다 적어도 약 5 내지 약 15도 높은 온도에서 용융되고, 또 다른 태양에서는 지방의 용융 온도보다 적어도 약 5 내지 약 10도 높은 온도에서 용융되거나, 지방은 단단한 지방과 액체 오일의 조합일 수 있고 추가의 용융을 필요로 하지 않을 수 있다. 이어서, 지방을 CO2로 포화시켜 혼합물을 얻고, 그러한 혼합물을 CO2 삼중점에서 가압하여 초임계 CO2를 달성한다. 이는 지방의 가용화를 야기한다. 이어서, 이것을 분무하여, CO2가 증발함에 따라 지방의 결정화/고화/미분화(micronizing)/무화(atomization)를 야기한다. 이는 결정질 지방을 생성한다. 이는 전형적으로 배치(batch) 공정으로 행해지며, 온도는 지방의 융점보다 더 낮은 온도로 조정되어 지방이 고체 분말형 형태가 되도록 보장한다.
결정질 지방은 실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 밀도를 가지며, 일부 태양에서는 실온에서 약 0.05 g/mL 내지 약 0.30 g/mL 범위의 밀도를 가지며, 바람직한 태양에서는 실온에서 0.10 g/mL 내지 약 0.25 g/mL 범위의 밀도를 갖는다. 이러한 밀도 범위는, 압밀된 지방 구조와는 달리, 더 큰 오일-보유 용량을 가능하게 한다. 본 명세서에서 "밀도"에 대한 언급은 벌크 밀도(겉보기 밀도 또는 부피 밀도(volumetric density)로도 지칭됨)를 의미함이 이해되어야 하며, 벌크 밀도는 분말, 과립, 및 다른 미분화된 고체의 특성이다. 이는 많은 입자들의 질량을 총 부피로 나눈 값으로 정의된다.
결정질 지방은 오일-보유 용량이 지방의 중량의 적어도 5%, 그리고 일부 예에서는 적어도 10% 및 최대 약 75%, 그리고 일부 태양에서는 최대 약 80%이다. 오일-보유 용량은, 결정질 지방을 액체 오일과 혼합한 후에, 상분리(오일링-오프(oiling-off))가 관찰되지 않고, 액체 오일이 흡수, 흡착 및/또는 동반 현상에 의해 분말 지방 구조 내에 보유됨을 의미한다.
결정질 지방은 또한 (지방의 유형에 따라) 입자의 적어도 50%, 일부 예에서는 적어도 60%, 일부 예에서는 적어도 70%, 일부 예에서는 적어도 80%, 그리고 일부 예에서는 적어도 90%가 3 내지 60 μm의 직경 범위, 5 내지 50 μm의 직경 범위, 그리고 일부 태양에서는 10 내지 60 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 입자 크기 분포를 갖는다.
통상적인 쇼트닝은 다량의 포화 지방을 함유할 수 있다. 포화 지방의 과도한 소비가 심혈관 문제로 이어질 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 식이에서 포화 지방량을 감소시키려는 경향이 있다. 그러한 결정질 지방 입자에 의한 구조화는 포화 지방의 감소된 소비 및 심장에 더 건강한 불포화 지방의 증가된 소비를 가능하게 한다.
이들 특성은, 높은 양의 액체 오일을 함유하면서 구조 및 기계적 특성의 관점에서 기능성 쇼트닝의 생성을 가능하게 할 것이기 때문에 요구된다. 액체 오일은 영양 지침에 의거하여 훨씬 더 건강한 1가 포화 및 불포화 지방산이 풍부하다. 결정질 지방을 사용하여 생성된 새로운 쇼트닝은, 베이커리 쇼트닝을 구조화하고 그것에 기능성을 제공하는 데 사용되는 통상적인 지방인 포화 지방을 더 적게 함유할 것이다.
쇼트닝은 결정질 지방 및 액체 오일을 포함한다. 결정질 지방의 특성 때문에, 액체 오일은 지방의 다양한 포켓 내부를 충전할 수 있다. 이어서, 결정질 지방 입자는 소결 또는 다른 상호작용(흡수, 흡착 및/또는 동반) 어느 것인가에 의해 구조화된 지방 시스템을 형성할 수 있다. 이는 더 낮은 양의 포화 지방을 갖는 쇼트닝 시스템의 생성을 가능하게 한다. 이는 이러한 방식으로 제조된 쇼트닝이 심장에 더 건강하다는 것을 의미한다. 이들을 구조화하는 데 더 낮은 양의 포화 지방을 필요로 한다는 사실은 수소화 및/또는 트로피컬(tropical) 지방에 대한 필요성이 감소된다는 것을 의미한다. 그러한 바와 같이, 이들 쇼트닝은 클린 라벨을 가질 수 있고 더 환경 친화적으로 여겨질 수 있기 때문에 소비자에게 더 바람직하다. 통상적인 쇼트닝은 일반적으로 스크레이프형 표면 열교환기(scraped surface heat exchanger, SSHE)에 의해 제조된다. SSHE는 결정화 라인의 중심부로서, 여기서 쇼트닝이 냉각 및 결정화된다. 핀 회전자 기계(pin rotor machine) 또는 중간 결정화기가 조합되어 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 이들 혼련 유닛은 쇼트닝에 대해 기계적 작업을 산출하고 그럼으로써 균질성을 보장하기 위해 사용된다. 통상적인 쇼트닝 제조 공정의 단계들은 지방상(fat phase) 용융 단계, 냉각 단계, 결정화 단계, 혼련 단계 및 패킹 단계이다. 이는 에너지-집약적인 공정이다. 본 명세서에 기재된 미분화 공정은 저 에너지 공정이다. 따라서, 결정질 지방-기반 쇼트닝의 환경 영향은 통상적인 쇼트닝의 환경 영향보다 낮다. 쇼트닝 조성물은 또한 그의 안정성을 유지하는 데 있어서 첨가된 유화제를 필요로 하지 않기 때문에 다른 쇼트닝과 구별가능하다는 것이 이해될 것이다. 결정질 지방 구조 및 다양한 포켓을 충전하는 액체 오일은 쇼트닝에 필요한 전형적인 보관 수명 기간에 걸쳐 안정하게 남아 있다.
액체 오일은, 예를 들어 대두유, 해바라기유, 채종유, 카놀라유, 팜 올레인, 팜 수퍼 올레인, 옥수수유, 면실유, 미강유, 홍화유, 아마씨유, 땅콩유, 올리브유, 톨유, 또는 이의 고 올레산 버전일 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 일부 태양에서, 액체 오일은 고 올레산 액체 오일이며, 이로써 고 올레산 쇼트닝이 제조된다. 거의 모든 태양에서, 액체 오일은 팜유의 경질 또는 고체 분획이 아니다. 모든 태양에서, 액체 오일은 실온에서 액체 상태이다. 액체 오일은 프로필렌 글리콜 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 레시틴, 모노글리세라이드, 폴리소르베이트 또는 모노글리세라이드의 락트산 에스테르 또는 이의 조합과 같은 유화제를 최대 5%까지 함유할 수 있다. 모든 태양에서, 유화제와 함께 첨가될 때에도 액체 오일은 실온에서 액체 상태이다.
본 발명의 쇼트닝은 베이킹 제품, 제과류, 필링(filling), 도우 제품, 초콜릿 스프레드, 너트 버터, 및 전자레인지 팝콘, 대체육(meat alternative), 또는 우유 또는 유제품 지방 대체물에 사용될 수 있다(그러나 이로 한정되지 않는다).
실시예
실시예 1: 팜 스테아린 및 대두유 쇼트닝 조성물
이 실시예의 목적은 결정질 지방을 오일과 혼합함으로써 쇼트닝의 생성을 시뮬레이션하는 것이다.
결정질 지방의 10개의 샘플을 제조한다:
- S1 내지 S3: 각각 80, 150 및 250 bar의 압력에서의 팜 수퍼 스테아린.
- S4 내지 S6: 각각 80, 150 및 250 bar의 압력에서의 팜 스테아린.
- S7 내지 S9: 각각 80, 150 및 250 bar의 압력에서의 팜 스테아린(70%) 블렌딩된 대두유(30%).
- S10: 250 bar 및 감소된 냉각 온도에서의 팜 스테아린(70%) 블렌딩된 대두유(30%)
표 1은 쇼트닝 조성을 보여준다. 첨가되는 액체 오일의 양은 오일-보유 용량인 것으로 간주된다는 것에 유의한다.
[표 1]
Figure pct00001
전통적인 결정화 공정은 지방 및 오일을 최대 60℃의 온도까지 가열하는 단계, 및 전단 하에서 약 15℃로 냉각시키면서 결정화하는 단계를 포함한다. 이 실시예에 이용되는 방법은, 모든 지방이 혼입되어 쇼트닝 조성물을 생성할 때까지, 느린 수동 교반 하에서 결정질 지방을 액체 오일 내로 점진적으로 첨가하는 단계를 포함한다. 쇼트닝 조성물은 질감 및 상분리를 확인하기 위하여 약 1시간 동안 그대로 둔다. 쇼트닝 조성물 중 일부의 이미지가 도 1a 내지 도 1d에 나타나 있다. 더 어두운 스폿은 오일이 결정질 지방 내에 위치된 것이다.
도 2는 다양한 결정질 지방의 입자 크기를 나타내고, 도 3은 다양한 결정질 지방의 분말 밀도를 나타낸다.
실시예 2: 쿠키 및 라미네이팅된 비스킷에서의 응용 시험
실온에서 결정질 지방을 액체 오일과 블렌딩하고 6일 동안 정치함으로써 쇼트닝을 제조하였다. 다양한 샘플이 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure pct00002
도 4 및 도 5에 예시된 바와 같이, 쿠키 폭 및 쿠키 높이는 대조예와 유사하다. 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이, 라미네이팅된 비스킷 폭 및 높이는 대조예와 유사하다. 두 응용 시험 모두는 결정질 지방을 포함하는 쇼트닝이 전통적인 쇼트닝의 우수한 대체물임을 나타낸다.
쿠키 제형은 표 3에 있고, 라미네이팅된 비스킷 레시피는 표 4에 있다.
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
실시예 3: 결정질 지방을 사용하여 제조된 쇼트닝.
이 실시예는 특정 압력 조건 하에서 제조된 다양한 결정질 지방을 보여준 후, 언급된 결정질 지방을 이용하는 쇼트닝 제조의 조성을 보여준다. 표 5는 결정질 지방 조성 및 상응하는 가공 조건을 나타내며, 도 8은 결정질 지방의 밀도를 제공한다.
[표 5]
Figure pct00005
결정질 지방을 액체 오일과 블렌딩함으로써 쇼트닝을 제조하였다. 채종유를 액체 오일상으로서 사용하였다. 표 6은 쇼트닝 조성을 나타내며, 도 a 내지 도 d는 입자 크기를 나타내는 S1, S3, S5, 및 S8로서 쇼트닝 조성물의 이미지를 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00006

Claims (19)

  1. 실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 분말 밀도를 포함하고, 입자의 적어도 50%가 3 내지 60 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방.
  2. 제1항에 있어서, 실온에서 약 0.05 g/mL 내지 약 0.30 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖는, 지방.
  3. 제1항에 있어서, 실온에서 0.10 g/mL 내지 약 0.25 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖는, 지방.
  4. 제1항에 있어서, 오일-보유 용량이 상기 지방의 중량의 약 5% 내지 약 80%의 범위인, 지방.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 지방을 포함하는 쇼트닝.
  6. 쇼트닝으로서,
    실온에서 약 0.04 g/mL 내지 약 0.40 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖고, 입자의 적어도 50%가 3 내지 60 μm의 직경 범위의 입자 크기를 갖는 결정질 지방; 및
    액체 오일을 포함하며,
    상기 결정질 지방은 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%의 범위이고, 상기 액체 오일은 약 0.1 중량% 내지 약 75 중량%의 범위인, 쇼트닝.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지방은 분말 형태인, 쇼트닝.
  8. 제6항에 있어서, 0.05 g/mL 내지 약 0.30 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖는, 쇼트닝.
  9. 제6항에 있어서, 실온에서 0.10 g/mL 내지 약 0.25 g/mL 범위의 분말 밀도를 갖는, 쇼트닝.
  10. 제6항에 있어서, 상기 오일-보유 용량은 상기 지방의 중량의 약 5% 내지 약 80%의 범위인, 쇼트닝.
  11. 제6항에 있어서, 상기 분말 형태의 지방에 유화제가 첨가되지 않은, 쇼트닝.
  12. 제6항에 있어서, 상기 지방은 팜유, 팜 스테아린, 시어, 팜핵유, 코코넛유, 망고 핵유, 일리프(illipe), 바바수유(babassu oil), 페퀴유(pequi oil), 보르네오 탤로우, 알란블랙키아유(allanblackia oil), 코코아 버터, 견과유, 동물성 지방, 유제품 지방, 해바라기유, 옥수수유, 대두유, 카놀라유, 채종유, 면실유, 미강유, 홍화유, 아마씨유, 땅콩유, 올리브유, 톨유, 및 이의 분획 및 이의 고 올레산 버전 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 유래되는, 쇼트닝.
  13. 제6항에 있어서, 상기 지방은 완전 또는 부분 수소화 및/또는 인터에스테르화(interesterified) 오일로부터 유래되는, 쇼트닝.
  14. 제6항에 있어서, 상기 액체 오일은 대두유, 해바라기유, 채종유, 카놀라유, 팜 올레인, 팜 수퍼 올레인, 옥수수유, 면실유, 미강유, 홍화유, 아마씨유, 땅콩유, 올리브유, 톨유, 및 이의 고 올레산 버전으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 쇼트닝.
  15. 제6항에 있어서, 상기 액체 오일에는 프로필렌 글리콜 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 레시틴, 모노글리세라이드, 폴리소르베이트 또는 모노글리세라이드의 락트산 에스테르 또는 이의 조합으로서의 유화제가 최대 5%까지 첨가될 수 있는, 쇼트닝.
  16. 제6항에 있어서, 상기 액체 오일은 팜유가 아닌, 쇼트닝.
  17. 제6항에 있어서, 상기 쇼트닝은 고 올레산 액체 오일을 포함하는 고 올레산 쇼트닝인, 쇼트닝.
  18. 제6항의 쇼트닝을 포함하는 베이킹 제품, 제과류, 필링(filling), 도우 제품, 비스킷 필링, 초콜릿 스프레드, 너트 버터, 전자레인지 팝콘, 대체육(meat alternative), 또는 우유 또는 유제품 지방 대체물.
  19. 베이킹 제품, 제과류, 필링, 도우 제품, 비스킷 필링, 초콜릿 스프레드, 너트 버터, 전자레인지 팝콘, 대체육, 또는 우유 또는 유제품 지방 대체물을 위한 제6항의 쇼트닝의 용도.
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