KR920001199B1 - 발포 방향화 캡슐의 제조방법 - Google Patents

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Description

발포 방향화 캡슐의 제조방법

본 발명은 식품 방향화 캡슐 분야, 및 특히 발포 방향화 캡슐에 관한 것이다. 특히 본 발명은 방향 보유력이 증진되고, 그것을 함유한 생성물을 사용하는 소비자에게 방향 성분을 지속적으로 개선된 방법에 의해 전달할 수 있는 캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

식품의 향미 또는 방향 성분의 손실이나 질의 저하없이, 장시간동안 유지시키는 것이 바람직함은 널리 알려져 왔다.

예를들어 인스턴트 커피의 제조에 있어서, 커피 오일과의 유액상태인 건조 커피 추출물의 표면에 갓볶은 커피의 방향소(芳香素)를 분무 혼합하는 것이 시도되었다. 그러나 방향이 누출되는 것을 방지하기 위해서는 방향 건조 커피를 담은 용기를 철저히 밀봉해야만 한다. 그러나 용기가 일단 개봉된 후에는 하여튼 방향은 빠르게 손실된다.

방향 성분의 캡슐화 역시 연구되어 왔다. 그러한 캡슐화 기술이 미합중국 특허 제3,989,852호에 팔머에 의해 기재되어 있다. 팔머는 먼저 점질의 반죽 같은 코어 매질을 제조함으로써 캡슐을 제조하였다. 그 코어 매질은 캡슐화될 방향 성분을 함유하며 액체 함량이 매우 적은 물렁한 사탕과 유사한 끈적끈적한 끈기를 갖는다. 그 다음, 상기 코어를 교반한 막-형성제에 가하면 막-형성제가 코어 매질에 점착되어 캡슐을 형성한다.

그러나 상기의 기술 및 유사한 기술들은 다수의 결점을 갖고 있다. 그러나 기술에 의해서는 캡슐화 되는 방향의 양이 적기 때문에 비바람직하게도 비교적 다량의 캡슐을 방향화하려는 주물질(主物質)에 첨가해야 한다. 또한 이들 캡슐은 주물질에 첨가되었을때 방향 성분을 장시간 동안 보유하지 못한다. 이러한 방향의 손실은 캡슐 구조가 일반적으로 캡슐내에 방향이 보유되도록 돕는, 분명히 구분된 캡슐 막 또는 껍질이 없이 캡슐 전체를 통해 연속적인 고상(固相)으로 구성되어 있는데에 원인을 돌릴 수 있다.

그러나 더욱 중요한 점은 예를들어 인스턴트 커피, 인스턴트 차, 인스턴트 스프 등을 재구성하기 위해 상기 캡슐을 함유하는 주물질에 물을 첨가할때 캡슐내에 함유된 방향성분이 일반적으로 재구성된 생성물로부터 즉시 방출되지 않아서 그 결과 소비자는 캡슐이 깨져서 용해될때 방향이 유출되는 것을 지각하지 못한다는 점이다. 그대신, 캡슐내에 함유된 방향 성분의 양에 비해 다량의 물을 사용하였고, 그리고 캡슐이 일반적으로 바닥에 가라앉는 경향이 있기 때문에 방향의 대부분은 컵에서 새나가지 않고 물에 간단히 용해된다. 방향 성분의 농도는 일반적으로 실제 이들 성분이 컵 표면상에서 소비자가 컵내에서의 방향 상태로 즉시 지각할 수 있을 정도의 방향을 발생시키기에는 불충분한 농도의 기체상으로 존재하는 정도이다.

본 발명자는 상술한 선행 기술의 모든 단점을 해결한 신규의 방향화 캡슐을 발견하였다.

이 방향화 캡슐은 주물질내에 상당히 장시간 저장될 수 있으며, 그안에 함유된 방향 성분의 손실이나 질의 저하가 전혀 없이 실제로 무기한 저장될 수 있다.

또한, 본 발명의 캡슐은 다량의 캡슐화된 방향을 함유하기 때문에 특정의 방향효과를 얻는데 비교적 소량의 캡슐을 필요로 한다.

나아가, 캡슐이 적당한 액체와 접할 경우 용해되면서 방향을 액체중으로 손실함이 없이 표면위로 뜰수 있어서 장시간에 걸쳐 소비자에게 캡슐화된 방향을 직접 방출한다.

본 발명자는 수성 에센스 및 수용성 분말 식용 고형물을 함유하는 코어 혼합물을 발포시킨 다음 방울 형태의 상기 발포 혼합물을 교반한 수용성 식용 고형물 막물질에 첨가하고 경화시킴으로써 상기 장점을 모두 갖춘 캡슐이 제조됨을 발견하였다.

특히, 보존 기간이 길고, 방향 방출성이 개선되고 다량의 방향을 캡슐화 시킬 수 있는 본 발명의 방향화 캡슐의 제조방법은 방향 성분을 함유하는 수성 에센스를 수용성 분말 식용 고형물과 혼합해서 코어 혼합물을 제조한 다음 기체 주입에 의해 이를 거품으로 전환시킴을 특징으로 한다.

바람직하게는, 혼합물을 발포시키기전에 그의 빙점 근처의 온도로 냉각시킨다. 그 다음 발포된 방울 형태의 혼합물을 수용성 분말 식용 고형물 막 물질에 적가하고, 동시에 상기 막 물질을 교반하여 거품 방울로부터 주위막으로 물을 유동시킴으로써 코팅 입자를 제조한다. 이 코팅 입자는 거품방울을 둘러싸는 막 물질의 연속층으로 이루어진다. 그 다음, 코팅 입자 둘레의 막 물질 주위층이 방향 또는 풍미 성분을 함유하는 벌집 구조의 코어를 둘러싸는 연속적인 경화 껍질을 형성할때까지 코팅 입자의 막 물질을 계속 교반하면서 경화시킨다. 바람직한 경우, 코어 혼합물을 부수적으로 식용유를 함유한다.

본 명세서에서 “방울”이라는 용어는 실제 어떻게 세분되었는가에는 무관하게, 작게는 300 내지 400μm 또는 크게는 1.0 내지 1.5mm의 직경을 갖는 세분된 거품 부분을 지칭한다.

본 발명의 원리는 각종 막 물질을 사용하여 모든 식품의 방향 성분을 캡슐화하는데 사용될 수 있기 때문에 본 발명은 특히 커피 또는 차 캡슐의 제조에 유용하며, 커피 또는 차 캡슐에 있어서, 주성분 커피 또는 차에 이물질이 혼합되는 것을 피하기 위해서 캡슐 제조에 사용되는 모든 물질을 커피 또는 차로부터 득점적으로 얻는다.

코어 물질의 발포는 세가지 이상의 장점을 제공한다. 우선 첫째, 코어 물질의 발포에 의해 저밀도의 캡슐이 제조되며, 그 결과 이 캡슐은 재구성용으로 사용된 액체의 표면에 뜰 수 있기 때문에 방출된 방향을 직접 소비자에게 전달하는데 더 효과적이다. 둘째, 코어물질의 발포에 의해 완성 캡슐의 코어가 연속적으로 벌집 구조를 갖는다. 이 벌집 구조는 캡슐의 유리 같은 연속 경화막내에 방향 성분을 함유하는 다수의 밀폐 주머니를 만듬으로써 방향 보유력을 더 좋게 한다. 셋째, 발포에 의해 경화 시간이 상당히 단축된다.

본 발명의 방법에 의해 제조된 캡슐은 약 150μm 내지 3mm의 직경 및 약 25 내지 250μm의 막두께는 가질 수 있다.

본 발명의 방법은 먼저 코어 혼합물을 제조함으로써 수행된다.

코어 혼합물은 일반적으로 방향 또는 풍미 성분을 함유하는 수성 에센스를 수용성 분말 식용 고형물과 혼합함으로써 제조된다. 필요시 식용유를 코어 혼합물에 임의로 첨가할 수 있다. 부수적인 방향 성분 이외의 오일을 사용하면 방향 보유력이 더 향상되고, 산화 반응 가능성이 줄어들고 캡슐 조직이 파괴될때 방향이 소비자에게 전달되는데 도움을 주는 장점이 있다.

수성 에센스내에 존재하는 방향 성분은 캡슐 형성 후 일반적으로 벌집형 내부 조직의 막내부 및 캡슐 껍질에서 발견된다. 그러나 오일을 사용할 경우에는 다량의 상기 방향 성분이 내부막 상의 층으로서 벌집형 조직 전반에 걸쳐 분산된 오일속에 존재한다. 주물질의 재구성 도중 캡슐로부터 방출될때 오일은 원칙적으로 뜨기 때문에 방향 성분을 표면으로 옮기며 그의 직경 및 약 25 내지 250μm의 막두께를 가질 수 있다.

본 발명은 방법은 먼저 코어 혼합물을 제조함으로써 수행된다.

코어 혼합물은 일반적으로 방향 및/또는 풍미 성분을 함유하는 수성 에센스를 수용성 분말 식용 고형물과 혼합함으로써 제조된다. 필요시 식용유를 코어 혼합물에 임의로 첨가할 수 있다. 부수적인 방향 성분 이외에 오일을 사용하면 방향 보유력이 더 향상되고, 산화 반응 가능성이 줄어들고 캡슐 조직이 파괴될때 방향이 소비자에게 전달되는데 도움을 주는 장점이 있다.

수성 에센스내에 존재하는 방향 성분은 캡슐 형성 후, 일반적으로 벌집형 내부 조직의 막내부 및 캡슐 껍질에서 발견된다. 그러나 오일을 사용할 경우에는 다량의 상기 방향 성분이 내부막상의 층으로서 벌집형 조직 전반에 걸쳐 분산된 오일속에 존재한다. 주물질의 재구성 도중 캡슐로부터 방출될때 오일은 원칙적으로 뜨기 때문에 방향 성분을 표면으로 옮기며 그러므로 소비자에게 방향을 빠르게 전달한다.

본 발명의 수성 에센스는 과일, 육류, 해산물, 양념, 야채 등에서 얻은 조미료 또는 방향을 함유할 수 있다. 특히, 커피, 차, 초콜렛 등의 유출물을 사용할 수 있다. 또한 천연 또는 인공의 닭, 새우, 생선, 햄, 바다 가재, 부추, 양파, 당근, 베이콘, 불고기 등의 풍미소 또는 방향소 역시 본 발명의 방법에 사용할 수 있다.

수성 에센스와 혼합되어 코어 혼합물을 형성하는 수용성 식용 고형물은 최종 캡슐의 경화된 연속적인 새지 않는 껍질 또는 막을 제조하는데 사용되는 것과 동일한 물질일 수 있다. 그러한 물질의 예를 들면 인스턴트 커피 고형물, 인스턴트 차 고형물, 분말 인스턴트 치커리 및 젤라틴, 펙틴 등과 같은 단백질 기재물질 및 구아르 고무, 아라비아 고무 등과 같은 비단백질 기재물질이 있으며 이들로 한정되지는 않는다.

분말 식용 고형 물질은 물에 쉽게 용해되어야 한다. 이러한 성질은 캡슐화된 풍미소 또는 방향소의 방출을 촉진하는데 뿐 아니라 캡슐 자체를 제조하는데 매우 중요하다. 또한, 분말 식용 고형 물질은 습화 및 건조된 후에 유리와 같은 구조를 이루고, 그러므로써 실제 새지 않는 막을 형성하는 성질을 가져야 한다. 상기 분말 식용 고형물은 캡슐의 사용목적에 따라 단독으로 또는 혼합물로 사용할 수 있다.

본 발명의 방법에서 임의로 사용될 수 있는 식용유는 각종 원료로부터 얻을 수 있다. 그러한 오일의 예를 들면 커피 오일, 잇꽃 오일, 피너츠 오일, 옥수수 오일, 면실유 및 기타 야채원료로 부터 얻은 오일이 있으며 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 닭, 소, 돼지, 생선 등과 같은 육류에서 얻은 오일 역시 사용될 수 있다. 완전히 또는 부분적으로 경화된 오일 역시 사용될 수 있다. 상기 오일들은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 필요시 식용유를 방향화할 수 있다. 캡슐의 사용 목적에 따라 특정의 융점을 가진 특정 오일을 사용할 수 있다.

코어 혼합물 제조에 사용되는 수용성 분말 식용 고형물의 양은 본 발명의 캡슐을 제조하는데 중요한 기준이다. 하한값은 일반적으로 최종 캡슐에 격자 또는 벌집 조직을 제공하기에 충분한 고형물의 필요량에 따라 결정된다. 이 하한값은 코어 혼합물의 중량을 기준으로 약 20중량% 임이 밝혀졌다. 상한값은 실제적으로 고려해서 결정되며 고형물 함량이 높을수록 생성되는 혼합물을 혼합, 처리 및 분무하기가 더욱 어려워 진다. 그러므로, 실제 상한값은 코어 혼합물의 약 60중량% 정도가 된다. 더 바람직한 고형물 범위는 약 25 내지 45중량%이다.

수성 커피 유출물과 같은 수성 에센스는 코어 혼합물내에 약 15 내지 80중량%, 더 바람직하게는 약 40 내지 70중량% 의 범위로 존재할 수 있다. 사용량은 일반적으로 에센스의 강도 및 전달될 방향의 필요량에 따라 좌우된다. 수성 에센스의 존재량이 너무 적을 경우에는 경화하여 캡슐막을 형성하는 코어 혼합물이 첨가될 막 물질을 용해시킬 수 있을만큼 수분이 충분치 못하게 된다. 그러나, 수성 에센스의 존재량이 많을 경우에는 고형물질이 내부 벌집 구조를 형성하는데 부적합하게 된다.

식용유는 0 내지 25중량%, 바람직하게는 약 10 내지 20중량%의 범위로 존재할 수 있다. 상한값은 일반적으로 주물질에 존재할 수 있는 오일의 양에 의해 결정된다. 어떤 물질에 있어서는 과량의 오일이 재구성시 외관을 보기싫게 할 수 있다. 오일이 존재해도 무방한 인스턴트 스프와 같은 기타물질에는 다량의 오일을 사용할 수 있다.

코어 혼합물의 성분들은 공지의 방법에 의해 완전히 혼하며, 일반적으로는 균질기를 사용해서 혼합한다.

코어 혼합물이 제조된 후, 이를 발포시킨다. 발포는 비독성 기체를 코어 혼합물에 주입시킴으로써 수행된다. 기체를 코어 혼합물을 수송하는 관에 직접 주입하거나 그렇지 않으면 발포 기체가 주입된 용기에 코어 혼합물을 전달한다. 이 분야에서 공지인 기타의 코어 혼합물 발포용 수단을 역시 사용할 수 있다. 질소, 이산화탄소, 아산화질소 등과 같은 기체를 단독으로 또는 혼합해서 사용할 수 있다. 필요시 볶은 커피를 연마해서 얻은 연마 기체 또는 커피 추출중 생기는 증류 추출 기체와 같은 방향 기체를 코어 혼합물을 발포시키는 수단으로 역시 사용할 수 있다. 그러한 방향 기체의 사용은 생성되는 캡슐의 기호성을 증진시킨다. 산화 반응의 가능성을 저하시키기 위해서는 불활성 기체가 특히 바람직하다.

액체 표면에 뜨고 동시에 내부 벌집 구조를 제공하는 캡슐을 수득하기 위해서는 코어 혼합물을 팽창율 약 17% 내지 100%, 바람직하게는 약 25% 내지 35% 정도로 발포시켜서 생성되는 거품이 약 0.80 내지 0.90gm/cc 범위내의 밀도를 갖도록 해야 한다.

바람직하게는, 코어 혼합물을 실온으로 부터 그의 빙점(특정 성분의 성질 및 양에 따라 약 -5° 내지 -2℃ 범위)근처 온도까지 냉각시키면서 또는 냉각 시킨후에 발포시킨다. 그러므로, 코어 혼합물을 원하는 온도로 냉각시키기 위해 적당한 열교환기에 주입할때 발포 기체를 주입시키거나, 그렇지 않으면 혼합물을 일단 냉각시킨 후 발포단계를 수행할 수 있다. 발포용 기체 주입전 또는 주입도중에 혼합물을 냉각 시킴으로써 발포 조작이 촉진된다.

냉각된 거품을 고전단 교반기와 같은 믹서에 통과시켜서 완전히 균질화한다. 필요하다면, 기체를 코어 혼합물에 주입시키고 다시 한번 열교반기에 통과시켜서 균지화시키는 조작을 원하는 발포 또는 냉각이 이루어질때까지 재순환 할 수 있다.

그 다음, 발포 혼합물을 방울 형태로 수용성 분말 식용 고형물 막 물질에 첨가하고 동시에 막 물질을 교반한다.

혼합물을 가압하에 노즐을 통해 교반한 분말 막 물질에 분무하는 것과 같은 적당한 공지의 방법에 의해 발포 코어 혼합물을 방울로 세분화 할 수 있다. 기타의 유사한 기술을 역시 사용할 수 있다. 방울의 크기는 바람직하게는 약 600μm 내지 1.0mm범위 이어야 한다.

발포 코어 혼합물을 막 물질에 가하는데 사용하는 분무 방법에 있어서, 고체 기류 제트 노즐을 사용하고 분무된 거품의 온도가 대략 4° 내지 10℃일때, 분무 압력은 약 1.05 내지 1.40kgs/cm²가 바람직하다. 상기의 범위들이 바람직하긴 하지만 절대적이지는 않다. 발포 혼합물은 캡슐의 구조 또는 방향 보유력을 손상시킴이 없이 약 15℃ 이하의 모든 온도에서 분무될 수 있다. 그러나 분무 온도를 낮게하는 것이 방향 보유력 면에서 약간 유리하다. 일반적으로, 발포 혼합물을 분무할때 사용되는 노즐오리피스는 약 0.2 내지 0.5mm의 직경을 갖는다.

상술한 바와 같이, 수용성식용 고형물 막 물질은 코어 혼합물을 발포 시키는데 사용된 물질과 동일할 수 있다.

그러므로 인스턴트 커피 미세 고형물, 인스터트 차 미세 고형물 등을 사용할 수 있다. 일반적으로 막물질은 약 40 내지 100μm 범위의 입자 크기를 가져야 한다. 막 물질은 회전 드럼 또는 텀블리를 사용해서 교반하는 것이 바람직하지만 공지의 방법에 의해 교반시킬 수도 있다.

막 물질의 중요한 파라미터는 그의 출발수분 함량 및 케이크화하기 시작할때의 수분 함량이다. 본 발명의 캡슐 제조시 케이크화는 피해야만 한다. 그러므로, 막 물질의 수분 함량을 증가시켜 케이크화를 유발하는 함량까지 미치게할 정도이어서는 안된다.

커피 미분말에 있어서, 케이크화는 정적인 조건하에 수분함량이 약 6 내지 7중량% 일때 시작된다. 동적인 조건하에서는 수분 함량이 약 9%일때 케이크화가 시작된다. 인스턴트 커피 미분말은 일반적으로 1.5 내지 3중량%의 수분함량을 갖기 때문에 케이크화 발생을 막기 위해서는 막 물질에 첨가하는 발포 혼합물의 양을 조절해서 막 물질의 수분 함량이 약 3 내지 5중량% 이하가 되도록 해야 한다.

그러나, 막 물질의 수분 함량이 3 내지 5중량%에 훨씬 못미치도록 발포 코어 혼합물을 막 물질에 첨가했을 경우에는 캡슐의 모양이 항상 구형으로 유지되지 않고 다소 변화된다. 그러한 불규칙한 모양의 캡슐은 굴곡 변화시 막이 부서질 수 있고 규칙적인 구형 캡슐의 막보다 더 얇아질 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 발포 코어 혼합물을 분무한 결과 계의 최종 수분 함량(막 물질/코어 제제)이 약 6 내지 7중량% 정도일때 가장 우수한 커피 캡슐 제조 결과가 얻어진다.

그러나, 일반적으로 발포 코어 혼합물 첨가량 대 분말 막 물질의 비는 약 1 : 9 내지 1 : 15정도이다.

막 물질의 온도는 -40℃ 내지 50℃로서 중요한 파라미터가 되지 못함이 발견되었다. 따라서, 실제로는 주변 온도일 수 있다.

발포 코어 혼합물을 교반한 막 물질에 첨가한 후 각 거품방울의 수성 부위로 부터 물을 주위 막 물질로 확산시켜서 물을 유동시킨다. 그런 다음 습윤 막 물질을 거품 방울 표면에 부착시켜서 코팅 입자를 만든다. 이때 제조된 코팅 입자는 거품 방울 코어를 둘러싸는 막 물질 연속층을 갖는다. 캡슐의 구조가 완벽해 질때가지 캡슐을 계속 막 물질과 접촉시킴으로써 캡슐을 경화시킨다. 일반적으로 경화는 5 내지 15분 이상 동안 막 물질을 계속 교반함으로써 수행하며 보다 오래 경화시킬 수도 있고, 캡슐이 응집됨이 없이 막 물질로부터 제거될 수 있을때 경화를 종결한다.

경화 후, 방향 성분을 함유하는 벌집 구조의 코어가 연속적인 경화껍질로 둘러싸인 캡슐이 형성된다. 예를들어 체로 기르는 방법을 사용해서 캡슐을 막 물질로부터 쉽게 분리시킬 수 있다. 그러나, 이 캡슐의 수분 함량이 높은 편이며 일반적으로 약 8 내지 10중량% 정도이다. 따라서, 수분 함량을 좀더 감소시키기 위해서는 캡슐을 막 물질내에 충분한 기간, 예를들어 24 내지 48시간동안 유지 시킬 수 있다. 그렇지 않으면 캡슐을 단독으로 또는 막 물질과 함께 유동층 또는 기타 공지의 건조 기구를 사용해서 건조시킬 수 있다. 유동층을 사용할때, 추후 캡슐을 분말로부터 사별하는 대신 건조기내에서 그대로 캡슐을 분리시키기 위해서, 유동 매질의 기체 유출 속도는 분말 막 물질을 제거하기에 충분하도록 증가된다.

제조되는 캡슐은 그의 조성에 따라 약 0.2 내지 0.6gm/cc의 최종 부피 밀도를 갖는다. 전적으로 커피에서 얻은 성분으로 만든 캡슐의 경우 그의 부피 밀도는 약 0.23 내지 0.45gm/cc이다.

발포 코어 혼합물을 분무하기에 앞서 막 물질내에 약간의 오일이 존재하면 더 두꺼운 주위막을 가진 캡슐이 제조되기 때문에 방향 보유력면에서 좀더 도움을 줌이 발견된다. 일반적으로, 이 캡슐은 약 200 내지 250μm의 막두께를 갖는다. 막 물질을 재순환 시키는 연속 공정에 있어서, 코어 제제내에 함유된 오일이 모두 캡슐화되지는 않기 때문에 정상 상태가 오일 함량이 일반적으로 약 5중량%되는 시간에 다다를때까지 막 물질의 오일 함량을 증가시킨다. 따라서, 예를 들면 발포 코어 혼합물을 상기 재순환 막 물질에(그렇지 않으면 5중량%의 오일이 첨가된 막 물질에) 분무함으로써 두꺼운 막 캡슐이 제공된다. 상기 캡슐은 바람직하게는 약 0.8 내지 1.0mm의 직경을 갖는다. 이러한 두꺼운 막을 가진 보다 작은 캡슐이 대응하는 보다 큰 캡슐에 비해 방향을 더 지속시키고 더 쉽게 용해됨이 발견되었다.

코어 혼합물에 함유된 방향 성분의 90% 이상, 대개는 95%가 최종 캡슐내에서 발견됨을 기체크로마토그래피 분석 결과 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 캡슐내에 함유된 방향 성분이 시간이 흘러도 파괴되지 않음이 확인된다.

시간 경과에 따른 방향보유량에 있어서 캡슐을 단독으로 저장할때는 근본적으로 방향이 전혀 손실되지 않음이 발견되었다. 그러나, 인스턴트 커피와 혼합한 커피 캡슐과 같이 캡슐을 주물질과 혼합했을때는 농축성분이 캡슐과 주물질 사이에 존재하며 시간이 경과됨에 따라 약간의 방향이 캡슐 밖으로 발사된다.

방향 보유력을 평가하기 위해 광범위한 화학 기능 및 비등점을 커버할 수 있도록 선택된, 커피향에 일반적으로 존재하는 9가지 화합물을 함유하는 캡슐을 제조한다. 용액에 용해되지 않는 에틸 메르캅탄을 제외하고 각종 화합물의 등몰 용액을 제조한다. 비등점 및 몰 조성이 하기 표 Ⅰ에 기재된 바와같은 특정의 화합물이 사용된다.

[표 I]

570.8g의 화학 용액(566.23g의 물 +4.56g의 화합 물질)에 335.1g의 커피 고형물 및 94.1g의 커피 오일을 가하여 총 1000g의 코어 혼합물을 제조한다. 혼합물을 본 발명의 방법에 따라 발포시키고 교반한 인스턴트 커피 고형물층에 분무한 후 하기의 조성을 가진 1245.38g의 캡슐을 회수한다 :

따라서, 질량 평형면에서 볼때 캡슐을 캡슐 g당 평균 3.67mg의 화학 물질을 함유한다. 기체크로마토그래피분석 결과 캡슐 g당 3.313mg의 화학물질은 방향 보유량 90.37%를 의미한다.

캡슐을 커피 분말속에 총 59주 동안 저장한다. 캡슐을 기체크로마토그래피 헤드 스페이스 분석에 의해 분석하여 시간 경과에 따른 방향 함유량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 Ⅱ에 기재한다.

[표 II]

상기 표에서 볼수 있듯이 수분은 캡슐과 주 분말 사이에 매우 빠르게 평형을 이루어서 단지 1일이 지난후에도 그 차이는 단지 1%이하이다. 가장 중요한 점은 화합물이 시간 경과에 따라 매우 서서히 손실된다는 사실이다.

6주후에는 보유량이 약 60%이며 그로부터 매우 서서히 감소되어서 59주후에는 50%가 된다.

둘째 저장 시험 역시 커피 캡슐을 사용해서 수행한다. 이 저장 시험에서도 역시 온도의 영향을 조사한다.

본 발명에 따라 인스턴트 커피 미세고형물에 분무한 하기의 코어 조성을 갖는 커피 캡슐을 제조한다.

커피 캡슐을 인스턴트 커피로 이루어진 주 분말에 혼합하고, 그의 일부를 주위온도 및 38℃, 및 -15℃의 냉동기에 저장한다. 캡슐내의 방향 보유량을 테낙스(Tenax)기술 또는 기체 크로마토그래피 헤드스페이스 분석에 의해 측정한다. 상기 크로마토그래피 기술은 이 분야에 공지이며 예를들어 크로마토그래피아(CHROMATOGRAPHIA, 6, 67(1973), by A.Zlatkis, M.A.Lichtenstein and A.Tishbee)에 기재되어 있고 그 내용이 본 명세서에 참고로 기재되었다. 커피 캡슐의 방향 보유량에 대한 상기 두가지 분석 결과를 하기 표 Ⅲ에 기재한다 :

[표 III]

분석 결과 방향 보유량이 저장 온도의 영향을 받음을 알 수 있다. 냉동기에 저장했을 때는 시간이 경과해도 방향이 모두 보존되었으며, 실온에서는 표 Ⅱ에 기재한 화합물에서 측정된 바와 같아서 즉, 약 3달 후에는 약 60%가 보존되고 그런 다음에는 시간이 경과해도 극히 서서히 감소한다. 38℃에서는 방향이 좀더 많이 손실되며, 6달후에는 방향 보유량이 원래의 약 30%에 지나지 않는다. 그러나, 38℃에서의 저장 기간은 실온에서의 경우의 2 내지 3배 이상이다.

일반적으로 식품에 첨가하는 캡슐의 양은 적게는 0.1중량%로부터 많게는 10중량%까지 변화시킬 수 있다. 특정 물질에 첨가하는 캡슐의 양은 일반적으로 원하는 풍미 또는 방향의 정도 및 특정 캡슐의 풍미 또는 방향 세기에 따라 좌우된다.

예를들어 커피의 경우 100% 커피 물질로 만든 커피 캡슐을 최종 생성물의 5% 이하로 함유시킬 수 있다. 그러나 일반적인 커피 캡슐 혼합 정도는 0.5 내지 2.0중량%이다.

기타 인스턴트 식품, 예를들어 인스턴트 스프를 제조하는데 있어서 야채 등의 향미 또는 방향 성분을 함유하는 캡슐은 건조 혼합에 의해 인스턴트 식품에 첨가될 수 있다. 그러한 인스턴트 식품에 첨가되는 방향화 캡슐의 양은 일반적으로 약 0.2 내지 10.0중량% 정도이다.

본 발명에 의해 제조된 손상되지 않은 캡슐은 원칙적으로는 그 자체의 방향을 갖고 있지 않다. 그러므로, 액체와 접촉시키거나 또는 분쇄하므로써 캡슐 조직을 파괴시켜야만 비로소 다량의 방향이 발산되고 캡슐이 재구성된 물질의 표면 위로 뜸으로써 소비자에게 효과적으로 전달될 수 있다. 사용된 막 물질, 막 두께, 캡슐 크기 및 액체의 온도에 따라서 캡슐은 약 2초 내지 2분 범위내에 용해된다.

본 발명의 상기 기본 개념을 가지고 하기 실시예에 좀더 상세히 설명한다. 그러나, 그들은 본 발명을 제한하지는 않는다. 하기 실시예에서 비 및 %는 모두 중량을 기준으로 한다.

[실시예 1]

코어 성분들을 모아서 균질화시키고 원료탱크에 저장한다. 겉 온도를 약 -15℃로 유지시킨 스크레이트로 표면 열교환기(scraped-surface heat exchanger)에 혼합물을 펌프로 순환시킨다. 열 교환기에서 꺼낸 혼합물의 온도는 약 -5.5℃이며 이는 혼합물의 빙점에 해당된다. 스크레이프트 표면 열 교환기의 전진 압력은 약 2.8kgs/cm²로 유지시킨다.

원료관을 통해 스크레이프트 표면 열 교환기에 질소를 3.5kgs/cm²로 시간당 0.006m³의 속도[0.82gm/cc의 밀도(팽창율 33%에 해당)를 갖는 거품을 제조하기에 충분한 속도]로 주입시킴으로써 혼합물을 발포시킨다.

완전히 균일한 발포 혼합물을 제조하기 위해서 스크레이프트 표면 열 교환기를 사용한 후 바로 인-라인 균질기를 사용한다. 균질기를 통과한 발포 혼합물의 온도는 약 1.6℃이다.

온도 1.7℃의 냉각 발포 혼합물을 1.4kg/cm²의 분무 압력 및 30g/분의 속도로 0.48mm 오리피스를 가진 분무 노즐에 통과시킨다. 총 1186g의 발포 혼합물을 동결 건조된 인스턴트 커피분말(수분 함량 : 1.9%; 입자크기 : 40 내지 100μm)을 함유한 회전드럼에 분무한다. 이때, 분무 전 및 후의 드럼의 중량을 측정한다. 총 14.5kg의 동결 건조 커피 분말이 막 물질로 사용된다.

분무 혼합물 대 막물질 사용량의 비는 1186g/14515g 또는 0.0817이다. 캡슐과 분말간에 평형을 이루는 막 물질 수분 함량 증가량은 다음과 같이 계산한다 : (1186×혼합물내 함유 수분 52%)/(1186+14515)=0.0397 또는 3.97% 수분증가.

모든 코어 혼합물을 막 물질에 분무한 후 제조된 캡슐을 경화시키기 위해 추가로 10분간 교반시킨다. 캡슐과 커피분말 둘다를 플라스틱 가방에 넣고 실온에서 3일간 방치한다. 분말로부터 100% 커피 캡슐을 체로 걸러서 수집한다.

제조된 커피 캡슐은 0.8 내지 1.8mm의 평균 입자 크기 및 약 0.4g/cc의 부피밀도를 갖는다. 캡슐을 1.4중량%의 양으로 인스턴트 커피에 혼합한다. 뜨거운 물을 부으면 캡슐이 커피 양조의 표면으로 떠오르고 다량의 커피 풍미 및 방향을 방출한다.

[실시예 2]

코어 제제를 팽창율 54%로 발포시키고 발포 코어 혼합물을 막 물질에 분무하는 대신 거품 방울을 커피 분말에 첨가함으로써 캡슐을 제조함을 제외하고는, 실시예 1에 기재한 공정 및 물질을 반복한다. 7.2℃에서 직경 0.7mm의 피펫을 사용하여 9.22g의 냉각 발포 혼합물을 주위 온도의 비이커에 담긴 227g의 인스턴트 커피 미분말에 적가한다. 그후 비이커를 잘 교반해서 혼합을 촉진시킨다. 캡슐을 비이커내에서 커피 분말과 접촉시켜서 48시간 동안 경화시킨 후, 8.43g의 캡슐을 분말로부터 체로 거른다. 이 실시예에서 제조되는 캡슐은 그 크기가 약 2.0 내지 5.0mm이고 부피 밀도가 약 0.37g/cc임을 제외하고 실시예 1에서 제조된 캡슐과 유사하다.

[실시예 3]

캡슐을 분말과 함께 플라스틱 가방에 넣어 수일간 저장함으로써 캡슐을 건조하는 대신 분말과 캡슐의 전 혼합물을 기계적으로 진동하는 유동층 건조기에 도입시킴을 제외하고는, 실시예 1의 공정을 반복한다. 유동기층의 공기온도를 약 50℃로 유지시키고 공기 유출속도를 초당 약 0.5미터로 유지시킨다. 유동기층내에서 10분이 지난후, 경화된 완전 발포 및 건조된 캡슐을 남겨두고 과량의 분말을 날려 버릴 수 있도록 공기 유출 속도를 초당 약 1.67미터로 증가시킴으로써 캡슐을 분리한다.

[실시예 4]

코어 혼합물을 발포시키기 위해 질소 기체를 사용하는 대신 방향 기체, 특히 연마 기체를 사용함을 제외하고 실시예 1의 공정을 반복한다. 이 실시예에서 제조되는 캡슐은 실시예 1에서 제조된 것과 유사하지만 파열시 다소 더 강한 방향을 방출하며 커피 양조의 컵내 미각이 현저히 증가한다.

[실시예 5]

오일을 함유하지 않고 하기 조성을 갖는 코어 제제를 제조한다 :

실시예 1에서와 유사한 방법으로 코어 혼합물을 팽창율 18%까지 발포시킨 후, 180g의 발포 혼합물을 9℃에서 3.0kg/cm²절대 압력하에 0.48mm 오리피스 전체 유출 액체 노즐을 사용해서 14RPM의 회전 드럼내에서 회전하는 2267g의 인스턴트 커피 분말에 분무한다. 2분간 회전시킨 후, 추가로 24시간 동안 더 캡슐을 인스턴트 커피 분말과 접촉시킨다. 수분 함량이 9.4%인 324g의 캡슐을 회수한다. 이 캡슐은 수성 양조의 표면에 뜰 수 있으며 용해됨으로써 저장된 방향을 소비자에게 직접 방출한다.

캡슐을 38℃에서 1주일간 저장할 경우 방향 회수율은 82%이다.

[실시예 6]

하기의 코어 조성을 갖는 캡슐을 제조한다 :

28g의 코어 조성물을 -6℃로 냉각시키고 팽창율 46%까지 발포시킨다. 발포 혼합물을 -4℃에서 2.9kg/cm²의 절대 압력하에 0.3mm 오리피스 고체 유출 노즐을 사용해서 수분 함량이 약 3%인 교반한 용해성차 미분말 907g에 분무한다. 분무한지 48시간 후 체로 걸러서 수분 함량이 7.72%인 캡슐 75.4g을 회수한다.

상기 캡슐을 조사하면 유리성 막으로 둘러싸인 벌집 구조가 드러난다. 이 캡슐을 뜨거운 수성 차 양조에 용해시키면 캡슐이 표면에 뜨면서 유쾌하고 강력한 차의 방향이 방출되며 컵내 풍미가 증진된다.

[실시예 7]

하기의 코어 제제를 사용해서 오렌지 에센스 오일 캡슐을 제조한다 :

코어 혼합물을 10℃로 냉각시키고 이산화탄소로 6.1kg/cm²의 절대 압력까지 압축시킨다. 645g의 혼합물을 0.22mm 오리피스 고체 유출 액체 노즐을 사용해서 주위 온도에서 15RPM으로 회전시킨 75% 말트린 M-100 및 25% 프로덱스 24(변형 옥수수 시럽 고형물)로 이루어진 막물질 6804g에 분무한다.

유동층내에서 60℃로 30분간 경화 및 건조시킨다. 분석 측정 결과 90%의 에센스 오일이 캡슐화되었다.

[실시예 8]

막물질용으로 인스턴트 치커리 및 방향 원료용으로 수성 커피 유출물을 사용해서 캡슐을 제조한다. 코어 제제는 하기 조성으로 이루어진다 :

170g의 발포 코어 물질(팽창율 25%)을 5℃에서 3.0kg/cm²절대 압력하의 0.3mm 오리피스 전체 유출 액체 노즐을 사용하여 17RPM으로 회전시킨 치커리 미분말 2267g에 분무한다. 추가로 회전시키면서 7분간 경화시킨 후, 캡슐을 치커리 분말 내에 48시간 동안 방치시킴으로써 건조시킨다.

입자크기가 0.84 내지 1.68mm인 캡슐 415g을 회수한다. 이 캡슐을 뜨거운 물에 1분 이내에 용해시키면 캡슐이 뜨면서 유쾌한 커피 방향을 방출한다. 이 캡슐을 조사하면 매우 뜨거운 유리 같은 막 및 벌집 코어 구조가 관찰된다.

[실시예 9(비교예)]

A. 비발포 코어(본 발명이 아닌)

하기 조성의 코어 제제를 제조한다 :

본 발명에 의하지 않은 이 비교예에서는 코어 혼합물을 발포시키지 않는다. 290g의 상기 코어 혼합물을 10℃에서 3.0kg/cm²절대 압력하에 0.48mm 오리피스 고체 유출 노즐을 통해 34RPM으로 회전하는 용해성 커피 미분말 2267g에 분무한다. 2분간 회전시킨 후, 추가로 24시간 동안 캡슐을 커피분말과 접촉시킨다.

8.6%의 수분함량, 3.9% 오일 및 0.52mm 내지 3.07mm의 입자 크기를 갖는 캡슐 273g을 수집한다.

이 캡슐은 벌집 코어 센타가 없이 평평한 고체 조직을 갖는다. 그 결과 이 캡슐에 뜨거운 물 한 컵을 부어도 뜨지 않거나 감지할 수 있을 정도의 방향을 방출하지 않는다.

38℃에서 1주일간 저장한 후 회수되는 방향은 55%이다.

B. 발포코어(본 발명)

비교하기 위해서, 이 실시예의 A에서 사용한 것과 동일한 코어 물질을 본 발명의 방법에 따라 팽창율 27%까지 발포시킨다.

266g의 발포 코어 혼합물을 A에서와 같이 3.0kg/cm²절대 압력하에 10℃에서 0.48mm 오리피스 구멍 고체 유출 액체 노즐을 통해서 34RPM으로 회전시킨 용해성 커피 미분말 2267g에 분무한다. 이 캡슐을 추가로 2분간 더 회전시킨 다음 24시간 동안 커피 분말과 계속 접촉시킨다.

1.02mm 내지 2.54mm의 입자크기 8.3%의 수분 및 8.06%의 오일을 갖는 캡슐 246g을 체로 걸러 회수한다.

이 캡슐을 조사하면 고체의 연속적인 유리같은 막으로 둘러싸인 벌집 코어 구조를 관찰할 수 있다. 이 캡슐은 뜨거운 물의 상부에 뜰 수 있으며 용해되면 초기에 급속으로 커피 방향을 방출하며 계속적으로 소비자에게 직접 방향을 방출한다.

38℃에서 1주일간 저장한 후 회수되는 방향은 81%이며, 이는 A의 비발포 캡슐과 비교하면 26%의 차이가 난다.

Claims (9)

1. (a) 방향성분을 함유하는 수성 에센스를 수용성 분말식용 고형물과 혼합해서 코어 혼합물을 제조하고; (b) 상기 혼합물에 기체를 주입시킴으로써 코어 혼합물을 발포시켜 거품을 만들고; (c) 방울 형태의 발포 혼합물을 수용성 분말 식용 고형물 막물질에 첨가하고, 이와 동시에 상기 막물질을 교반하여 거품 방울로부터 주위 막물질로 물을 유동시킴으로써 거품 방울이 상기 막물질의 연속층으로 둘러싸인 코팅 입자를 제조하고; (d) 코팅 입자둘레의 막물질 주위층이 방향 성분을 함유한 벌집 구조 코어를 둘러싸는 연속 경화 껍질을 형성할때까지 막물질을 계속 교반함으로써 코팅 입자를 경화시키고; (e) 제조되는 캡슐을 수집함을 특징으로 하는 발포 방향화 캡슐의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 코어 혼합물이 약 20 내지 60중량%의 분말 식용 고형물, 약 15 내지 80중량%의 수성 에센스 및 약 0 내지 25중량%의 식용유를 함유하는 방법.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 코어 혼합물을 약 17% 내지 100%의 팽창율로 발포시키는 방법.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 막물질이 40 내지 100μm의 입자 크기를 갖는 방법.
5. 제1항 또는 2항에 있어서, 막물질의 수분 함량이 약 1.5 내지 3.0중량%인 방법.
6. 제1항 또는 2항에 있어서, 발포 코어 혼합물을 막물질에 대한 거품의 중량을 기준으로 해서 1 : 9 내지 1 : 15의 비율로 막물질에 첨가하는 방법.
7. 제1항 또는 2항에 있어서, 수성 에센스가 커피 유출물 또는 차 유출물이고 분말 식용 고형물이 각각 인스턴트 커피 또는 인스턴트 차인 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캡슐의 입자크기가 150μm 내지 3mm인 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캡슐의 부피밀도가 물에 뜰 수 있도록 0.2 내지 0.6gm/ml인 방법.