KR20200016830A - 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말 - Google Patents

다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말 Download PDF

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KR20200016830A
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안느-쥘리에뜨 데디스
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마르쿠스 크뢰쓰
뱅상 다니엘 모리스 뫼니에
셀리 퓌에슈-뤼이에르
크리스토쁘 조세쁘 에띠엔 슈미트
마단신 나투신 바겔라
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소시에떼 데 프로듀이 네슬레 소시에떼아노님
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Abstract

본 발명은 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말에 관한 것으로, 상기 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 상기 다공성 입자는 10 내지 80%의 폐쇄 다공도(closed porosity)를 갖는다. 본 발명의 추가의 태양은 음료 분말의 제조 방법이다.

Description

다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말
본 발명은 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말에 관한 것으로, 상기 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 상기 다공성 입자는 10 내지 80%의 폐쇄 다공도(closed porosity)를 갖는다. 본 발명의 추가의 태양은 음료 분말의 제조 방법이다.
인스턴트 "카푸치노" 유형의 가용성 커피 음료 분말은 구매가능하다. 통상, 이들 제품은 가용성 커피 분말과 가용성 화이트너(whitener) 분말의 건조 혼합물이다. 가용성 화이트너 분말은 가스의 포켓을 함유하며, 이는 분말의 용해 시에 거품을 생성한다. 따라서, 물(통상 뜨거운 물)의 첨가 시에, 상부 표면 상에 거품을 갖는 화이트닝된 커피 음료가 형성되며; 이때, 음료는, 정도의 차이는 있지만, 전통적인 이탈리아 카푸치노와 유사하다.
현재 추세에 따르면, 소비자들은 건강을 더 많이 고려하여 저당, 저지방 및 저칼로리이면서 제품의 맛과 질감을 손상시키지 않는 더 건강한 음료를 찾고 있다. 게다가, 소비자들은 더 건강한 음료를 요구하면서도 여전히, 이들은, 이들이 자라면서 기억하고 있는 음료의 원래의 탐닉적인 미감(mouthfeel) - 이는 풍부함, 질감 또는 크림감(creaminess)으로도 나타냄 - 을 포기하려 하지 않는다. 따라서, 많은 음료들이 고당 및/또는 고지방 형태로부터 음료 내의 칼로리를 제한하기 위한 저당 및/또는 저지방의 형태로 전환되고 있다. 그러나, 당 및/또는 지방 감소는 음료의 연하고 덜 만족스러운 미감을 야기한다. 그러므로, 소비자의 선호도를 유지하기 위하여, 특히 저당/저지방 음료에서 미감을 개선하는 해결책에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 당업계의 최신 기술을 개선하고, 음료, 특히 저당 및/또는 저지방 함량을 갖는 음료에서 미감을 향상시키기 위한 개선된 해결책을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 독립 청구항들의 주제에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 아이디어를 추가로 발전시킨다.
따라서 제1 태양에서, 본 발명은 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말을 제공하며, 상기 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 상기 다공성 입자는 10 내지 80%의 폐쇄 다공도를 갖는다. 제2 태양에서, 본 발명은 음료 분말의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은
a) 수성 단백질 조성물을 제공하는 단계;
b) 상기 단백질 조성물의 pH를 5.5 내지 7.1로 조정하는 단계;
c) 단계 b)의 상기 조성물을 15초(예를 들어, 30초) 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 부분적으로 응집된 단백질을 형성하는 단계;
d) 감미료, 가용성 충전제 및 단계 c)의 상기 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
e) 단계 d)에서 제조된 상기 혼합물에 고압, 예를 들어 50 내지 300 bar, 추가로 예를 들어 100 내지 200 bar를 가하는 단계;
f) 상기 혼합물에 가스를 첨가하는 단계; 및
g) 상기 혼합물을 건조시켜 무정형 연속상을 갖는 다공성 입자를 형성하는 단계를 포함한다.
놀랍게도, 다공성 무정형 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말이 재구성 시에 향상된 거품형성력(foamability)을 나타내어서, 안정한 습윤 거품을 생성하는 것으로 본 발명자들에 의해 밝혀졌다. 생성된 음료는 증가된 점도를 가지며, 바디 강도(body intensity), 밀키 강도(milky intensity) 및 입안-코팅(mouth-coating)의 바람직한 관능 특성의 개선을 보여준다. 부분적으로 응집된 단백질의 사용은 또한 제조 동안 무정형 입자의 다공도를 증가시킨다.
이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 본 발명자들은 무정형 다공성 입자(예를 들어, 당을 포함하는 무정형 다공성 입자)가 그 안에 포함된 부분적으로 응집된 단백질을 보호하여, 부분적으로 응집된 단백질이 완전히 변성되게 되는 것을 방지하고, 이에 따라 재수화 시에 물에 결합하고 네트워크를 형성하는 그의 능력을 보존하는 것으로 여긴다. 변성된 단백질은 단순히, 침전이 일어나기 쉽고 개선된 거품과 같은 어떠한 원하는 기능도 갖지 않는 불용성 입자를 형성할 것이다.
도 1은 분말 A(부분적으로 응집된 유단백질), 분말 B(무정형 다공성 당/부분적으로 응집된 유단백질)및 분말 C(무정형 다공성 당/우유 분말)의 주사 전자 현미경법(SEM) 현미경 사진을 나타낸다.
도 2는 용해 시에 미각촉진제 구배(tastant gradient)를 측정하기 위한 장치의 개략도이다. P1(하부)부터 P4(상부)까지 번호가 매겨진 4개의 굴절률 프로브가 비커 내에 고정되어 있다.
도 3은 분말 B의 용해 동안의 비커 내의 4개의 높이에서의 당 농도의 도표를 나타낸다.
결과적으로 본 발명은, 부분적으로, 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말에 관한 것으로, 상기 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 상기 다공성 입자는 10 내지 80%(예를 들어, 20 내지 60%)의 폐쇄 다공도를 갖는다. 본 발명의 일 실시 형태는 다공성 입자를 포함하는 음료 분말이며, 상기 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 부분 응집된 단백질이 상기 무정형 연속상 내에 분산되어 있고, 상기 다공성 입자는 10 내지 80%(예를 들어, 20 내지 60%)의 폐쇄 다공도를 갖는다. 본 발명과 관련하여, 용어 음료 분말은 물 중에 용해 및/또는 분산되어 음료를 형성하는 분말을 지칭한다.
본 발명의 일 태양은 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 '무정형'은, 본질적으로 결정질 재료가 없는 유리질 고체인 것으로 정의되며, 이 용어의 통상적인 이해와 일치되게 해석되어야 한다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 유리 전이 온도(Tg)는 일반적으로 이해되는 바와 같이, 무정형 고체가 가열 시에 연화되거나 냉각 시에 취성이 되는 온도로서 해석되어야 한다. 유리 전이 온도는 재료의 결정질 상태의 용융 온도(Tm)보다 항상 더 낮다. 따라서, 무정형 재료는 통상적으로, Tg로 나타낸 유리 전이 온도에 의해 특징지어질 수 있다. 재료는 그의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 무정형 고체의 형태이다.
몇몇 기법이 유리 전이 온도를 측정하는 데 사용될 수 있고, 임의의 이용가능하거나 적절한 기법이 사용될 수 있으며, 이에는 시차 주사 열량측정법(DSC) 및 동적 기계 열 분석(DMTA)이 포함된다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 다공성 입자의 무정형 연속상은 유리 전이 온도가 40℃ 이상, 예를 들어 적어도 50℃, 추가로 예를 들어 적어도 60℃인 것으로 특징지어진다.
유리하게도, 종래 기술의 해결책과 대조적으로, 본 발명에 따른 다공성 입자의 무정형 연속상은 흡습성이 더 적어서 그러한 재료의 취급 및 저장을 더 용이하게 한다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 다공성은, 예를 들어 공기 또는 액체가 통과할 수 있도록 하는 크기의 다수의 작은 기공, 공극 또는 간극을 갖는 것으로 정의된다. 본 발명과 관련하여, 다공성은 또한 본 발명에 따른 입자의 에어레이션된(aerated) 성질을 기술하는 데 사용된다.
본 발명에서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 다공도는 재료 내의 빈 공간(또는 공극 또는 기공)의 척도로서 정의되며, 재료 덩어리의 총 부피에 대한 공극의 부피의 비로서, 이 비는 0 내지 1이거나, 백분율로서 0 내지 100%이다.
다공도는 당업계에 알려진 수단에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 입자 다공도는 하기 식에 의해 측정될 수 있다:
다공도 = Vp - Vcm / Vp × 100
(여기서, Vp는 입자의 부피이고, Vcm은 매트릭스 또는 벌크 재료의 부피임).
본 발명에 따르면, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 폐쇄 다공도 또는 내부 다공도는 일반적 용어로 고체 내에 포획되어 있는 공극 또는 공간의 총량을 지칭한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 다공성 입자는 공극 또는 기공이 상기 입자의 외부 표면에 연결되어 있지 않은 내부 미세구조를 나타낸다. 본 발명에서, 용어 폐쇄 다공도는 입자 부피에 대한 폐쇄된 공극 또는 기공의 부피의 비로서 추가로 정의된다.
기존의 음료 분말의 저당 형태를 생성할 때의 잠재적인 문제점은 당의 감소가 1회분 부피(serving volume)의 감소를 야기한다는 것으로, 예를 들어 고강도 감미료가 수크로스의 전체 또는 부분 대체물로서 도입될 때 그러하다. 소비자는 좋은 맛을 내는 음료를 제조하는 데 필요한 분말의 부피의 변화에 의해 혼란스러울 수 있으며, 실제로 이들은 동일한 부피, 예를 들어 동일한 계량 스푼을 계속 사용하여, 그 결과 너무 많은 분말을 사용하게 될 수 있다. 분말 내에 다공성 입자를 가짐으로써, 좋은 맛을 내는 음료를 제조하는 데 필요한 분말의 부피가 저당 제품에 대해 유지될 수 있다.
무정형 입자의 다공도를 증가시킴으로써 물 중에서의 그의 용해 속도가 증가된다. 그러나, 입자의 다공도를 증가시킴으로써 또한 그의 취성이 증가된다. 본 발명의 다공성 무정형 입자는 폐쇄 다공도를 나타낸다는 것이 유리하다. 폐쇄 다공도를 갖는 입자, 특히 많은 작은 구형 기공을 갖는 입자는 개방된 기공을 갖는 입자보다 더 견고한데, 그 이유는, 완전한 벽을 갖는 구형 형상은 임의의 인가된 하중을 균일하게 분포시키기 때문이다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 10 내지 80%, 예를 들어 15 내지 70%, 추가로 예를 들어 20 내지 60%의 폐쇄 다공도를 가질 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 0.10 내지 0.18 m-1, 예를 들어 0.12 내지 0.17 m-1의 정규화된 비표면적을 가질 수 있다. 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 0.10 내지 0.18 m-1, 예를 들어 0.12 내지 0.17 m-1의 정규화된 비표면적 및 30 내지 140 마이크로미터(예를 들어, 40 내지 90 마이크로미터)의 입자 크기 분포 D90을 가질 수 있다.
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본 발명에 따르면, 용어 밀도는 재료의 단위 부피당 질량이다. 다공성 분말의 경우, 3개의 용어가 일반적으로 사용되며; 즉, 겉보기 밀도, 탭 밀도(tap density) 및 절대 밀도이다. 겉보기 밀도(또는 인벨로프 밀도(envelope density))는 입자 내의 기공 공간이 부피 내에 포함되는, 단위 부피당 질량이다. 탭 밀도는, 용기를 샘플 재료로 충전하고 그것을 진동시켜 거의 최적의 패킹을 얻는 것으로부터 획득된 밀도이다. 탭 밀도는 부피 내의 입자간 공극을 포함하는 반면, 겉보기 밀도는 그렇지 않다. 절대 밀도(또는 매트릭스 밀도)에서는, 밀도 계산에 사용되는 부피는 입자들 사이의 기공 및 공극 공간 둘 모두를 배제한다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 겉보기 밀도가 0.3 내지 1.5 g/㎤, 예를 들어 0.5 내지 1.0 g/㎤, 추가로 예를 들어 0.6 내지 0.9 g/㎤이다.
D90 값 및 D4,3 값은 입자 크기 분포를 기술하는 일반적인 방법이다. D90은 샘플 내의 입자들의 질량의 90%가 그 값 미만의 직경을 가질 때의 직경이다. 본 발명과 관련하여, 질량 기준의 D90은 부피 기준의 D90과 동등하다. 용어 "D4,3 입자 크기"는 본 발명에서 통상적으로 사용되며, 때때로 부피 평균 직경으로 불린다. D90 값 및 D4,3 값은, 예를 들어 레이저 광 산란 입자 크기 분석기에 의해 측정될 수 있다. 입자 크기 분포를 위한 다른 측정 기법이 샘플의 성질에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어, 분말의 D90 값은 디지털 이미지 분석(예컨대, Camsizer XT를 사용함)에 의해 편리하게 측정될 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 입자 크기 분포 D90이 450 마이크로미터 미만, 예를 들어 140 마이크로미터 미만, 추가로 예를 들어 30 내지 140 마이크로미터일 수 있다. 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 입자 크기 분포 D90이 90 마이크로미터 미만, 예를 들어 80 마이크로미터 미만, 추가로 예를 들어 70 마이크로미터 미만일 수 있다. 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 입자 크기 분포 D90이 40 내지 90 마이크로미터, 예를 들어 50 내지 80 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 대략 구형일 수 있으며, 예를 들어 이들은 0.8 내지 1의 구형도를 가질 수 있다. 대안적으로, 입자는 비구형일 수 있으며, 예를 들어 이들은, 예를 들어 밀링에 의해 정제(refined)될 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 거품 건조, 동결 건조, 트레이 건조, 유동층 건조 등에 의해 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 가압 가스 분사에 의한 분무 건조에 의해 얻어진다.
분무 건조기 내의 스프레이는 대략 구형인 소적을 생성하며, 이것을 건조시켜 대략 구형인 입자를 형성할 수 있다. 그러나, 분무 건조기는 전형적으로 응집된 입자를 생성하도록 설정되는데, 그 이유는, 응집된 분말이 유동성 및 더 낮은 분진성(dustiness)의 관점에서 성분으로서의 이점을 제공하기 때문으로, 예를 들어 2차 공기 재순환을 갖는 상부 개방형(open top) 분무 건조기가 입자 응집을 촉발할 것이다. 응집된 입자는 120 내지 450 μm의 입자 크기 분포 D90을 가질 수 있다. 응집이 있거나 없는 분무-건조된 입자의 크기는 분무-건조 노즐의 개구 크기를 증가시킴으로써 증가될 수 있다(분무 건조기가 더 큰 입자로부터 수분을 제거하기에 충분한 크기를 갖는다고 가정함). 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 응집되지 않은 입자를 포함할 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 조성물 내에 포함되는 무정형 다공성 입자의 적어도 80 중량%는 응집되지 않은 입자일 수 있다. 본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 정제된 응집된 입자일 수 있다.
응집체로 형성될 때, 응집된 입자는 개별 구형 입자들의 표면으로 구성된 볼록한 둥근 표면을 대체로 보유한다. 구형 입자 또는 응집된 구형 입자의 정제는 입자 내에 파쇄를 야기하며, 이는 둥글지 않은 표면의 형성으로 이어진다. 본 발명에 따른 정제된 입자는 그의 표면의 70% 미만, 예를 들어 50% 미만, 추가로 예를 들어 25% 미만이 볼록할 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 계면활성제를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 입자의 연속 고체상 전체에 걸쳐 분포된다. 더 높은 농도의 계면활성제가 연속상의 나머지에서보다 가스 계면에 존재할 수 있지만, 계면활성제는, 단지 외부 상에 코팅되지 않고서, 입자 내부의 연속상에 존재한다. 예를 들어, 계면활성제는 본 발명의 음료 분말에 따라 입자의 내부에 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 감미료는 단맛을 제공하는 물질을 지칭한다. 감미료는 당, 예를 들어 단당류, 이당류 또는 올리고당류일 수 있다. 감미료는 수크로스, 프룩토스, 글루코스, 덱스트로스, 갈락토스, 알룰로스, 말토스, 고 덱스트로스 당량 가수분해된 전분 시럽, 자일로스, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상 내에 포함되는 감미료는 수크로스, 프룩토스, 글루코스, 덱스트로스, 갈락토스, 알룰로스, 말토스, 고 덱스트로스 당량 가수분해된 전분 시럽, 자일로스, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 감미료는 수크로스일 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 5 내지 70%, 바람직하게는 10 내지 50%, 더욱 더 바람직하게는 20 내지 40%의 양의 감미료(예를 들어, 수크로스)를 포함한다.
이론에 의해 구애됨이 없이, 무정형 상태의 감미료(예를 들어, 당)를 포함하는 입자는 유사한 크기의 결정질 당 입자보다 더 신속하게 용해되는 재료를 제공하는 것으로 여겨진다.
가용성 충전제는 입자 부피 및 그에 따른 다공성 입자 내에 함유될 수 있는 가스의 양을 증가시킨다. 가용성 충전제는 또한 무정형 상의 형성 및 안정성을 돕는다. 본 발명의 음료 분말에 따른 가용성 충전제는 생물고분자, 예를 들어 당 알코올, 당류 올리고머(saccharide oligomer) 또는 다당류일 수 있다. 가용성 충전제는 다당류일 수 있다. 일 실시 형태에서, 가용성 충전제는 중량 기준으로 결정질 수크로스보다 덜 단 당 알코올, 당류 올리고머 또는 다당류일 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 음료 분말에 따른 다공성 입자는 5 내지 70%, 예를 들어 10 내지 40%, 추가로 예를 들어 10 내지 30%, 추가로 더 예를 들어 40 내지 70%의 양의 가용성 충전제를 포함한다. 본 발명의 음료 분말에 따르면, 가용성 충전제는 당 알코올(예를 들어, 아이소말트, 소르비톨, 말티톨, 만니톨, 자일리톨, 에리트리톨 및 수소화 전분 가수분해물), 락토스, 말토스, 프룩토-올리고당류, 알파 글루칸, 베타 글루칸, 전분(변성 전분을 포함함), 천연 검, 식이 섬유(불용성 섬유 및 가용성 섬유 둘 모두를 포함함), 폴리덱스트로스, 메틸셀룰로스, 말토덱스트린, 이눌린, 덱스트린, 예컨대 가용성 밀 또는 옥수수 덱스트린(예를 들어, Nutriose®), 가용성 섬유, 예컨대 Promitor® 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 가용성 충전제는 락토스, 말토스, 말토덱스트린, 가용성 밀 또는 옥수수 덱스트린(예를 들어, Nutriose®), 폴리덱스트로스, 가용성 섬유, 예컨대 Promitor® 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 음료 분말 내에 포함되는 다공성 입자는 0.5 내지 6 중량%, 예를 들어 1 내지 5 중량%, 추가로 예를 들어 1.5 내지 3 중량%의 수분 함량을 가질 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 콜로이드 안정화제, 예를 들어 거품 안정화제를 포함한다. 콜로이드 안정화제는 피커링 효과(Pickering effect)에 의해 거품을 안정화시키는 미분화된 고체일 수 있다. 콜로이드 안정화제는 단백질의 입자일 수 있다. 콜로이드 안정화제는 부분적으로 응집된 단백질일 수 있다. 콜로이드 안정화제는 계면활성제일 수 있다. 입자의 무정형 연속상을 형성하기 위하여, 수용액을 건조 또는 냉각시켜 유리를 형성할 수 있다. 콜로이드 안정화제는 다공성의 형성을 돕는다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 입자의 무정형 연속상은 0.5 내지 15 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량%, 추가로 예를 들어 1 내지 5 중량%, 추가로 예를 들어 1 내지 3 중량%의 양의 계면활성제를 포함한다. 계면활성제는 레시틴, 유청 단백질, 유단백질, 비-유제품 단백질, 소듐 카세이네이트, 라이소레시틴, 지방산 염, 라이소자임, 소듐 스테아로일 락틸레이트, 칼슘 스테아로일 락틸레이트, 라우로일 아르기네이트, 수크로스 모노올레에이트, 수크로스 모노스테아레이트, 수크로스 모노팔미테이트, 수크로스 모노라우레이트, 수크로스 다이스테아레이트, 소르비탄 모노올레에이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 트라이스테아레이트, PGPR, PGE 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 소듐 카세이네이트 또는 레시틴일 수 있다.
우유 분말, 예컨대 탈지유 분말로부터 유래된 가용성 충전제는 본질적으로 계면활성제 소듐 카세이네이트를 포함함에 유의해야 한다. 유청 분말(예를 들어, 감성 유청(sweet whey))은 본질적으로 유청 단백질을 포함한다.
본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상 내에 포함되는 계면활성제는 비-유제품 단백질일 수 있다. 본 발명과 관련하여, 용어 "비-유제품 단백질"은 소의 우유에서 발견되지 않는 단백질을 지칭한다. 소의 우유 내의 1차 단백질은 카제인 및 유청 단백질이다. 일부 소비자들은 그들의 식단에서 유단백질을 피하기를 원하며, 예를 들어 이들은 유단백질 불내성 또는 우유 알러지를 겪을 수 있으며, 이에 따라 유제품 단백질이 없는 식품 제품을 제공할 수 있는 것이 유리하다. 본 발명의 입자의 무정형 연속상 내에 포함되는 계면활성제는 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 글루텐, 난 알부민 단백질(예를 들어, 오브알부민, 오보트랜스페린, 오보뮤코이드, 오보글로불린, 오보뮤신 및/또는 라이소자임), 클루페인, 대두 단백질, 토마토 단백질, 십자화과(브라시카세아이(Brassicaceae)) 종자 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 입자 내에 포함되는 비-유제품 단백질은 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 글루텐, 대두 단백질, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 0.5 내지 15%, 바람직하게는 1 내지 10%, 더 바람직하게는 1 내지 5%, 더욱 더 우선적으로는 1 내지 3%의 양의 비-유제품 단백질을 포함할 수 있다.
일부 소비자들은 그들의 식단에서 유제품을 피하고자 한다. 일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상에는 우유 성분이 없을 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 수크로스; 말토스, 말토덱스트린, 가용성 밀 또는 옥수수 덱스트린, 폴리덱스트로스, 가용성 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가용성 충전제; 및 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 글루텐, 난 알부민 단백질, 클루페인, 대두 단백질, 귀리 단백질, 토마토 단백질, 십자화과 종자 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 음료 분말은 부분적으로 응집된 단백질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 음료 분말에 따른 다공성 입자는 부분적으로 응집된 단백질을 포함할 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 대두 단백질(예를 들어, 대두 글리시닌, 추가로 예를 들어 콘글리시닌), 난 단백질(egg protein)(예를 들어, 오브알부민, 추가로 예를 들어 오보글로불린), 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질(예를 들어, 글루텐), 유단백질(예를 들어, 유청 단백질, 추가로 예를 들어 카제인) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질을 포함할 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 유단백질 및 식물 단백질을 포함할 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 대두 단백질, 난 단백질, 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질, 카제인, 유청 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 단백질을 포함할(예를 들어, 이들로 이루어질) 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 유단백질 및 대두 단백질을 포함할(이들로 이루어질) 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 유단백질 및 완두콩 단백질을 포함할(이들로 이루어질) 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 유단백질 및 감자 단백질을 포함할(이들로 이루어질) 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 완두콩 단백질 및 대두 단백질을 포함할(이들로 이루어질) 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 완두콩 단백질 및 감자 단백질을 포함할(이들로 이루어질) 수 있다. 단백질은 전단력의 인가에 의해, 예를 들어 고전단 혼합기 내에서 적어도 15분 동안 단백질 용액 또는 현탁액을 처리함으로써 부분적으로 응집되었을 수 있다. 단백질은 pH 5.5 내지 7.1에서 50초 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 100℃의 온도에서 열처리함으로써 부분적으로 응집되었을 수 있다. 인가되는 온도가 높을수록, 부분적인 응집에 도달하는 데 필요한 시간은 더 짧아진다. 너무 오래 가열하는 것은 피해야 하는데, 그 이유는, 이는 단백질을 완전히 변성시켜, 그것을 불용성 입자로서 침전되게 하기 때문이다. 일 실시 형태에서, 단백질은 pH 5.5 내지 7.1에서 15초 내지 4분(예를 들어, 30초 내지 3분, 추가로 예를 들어 50초 내지 2분)의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도에서 열처리함으로써 부분적으로 응집되었다. 일 실시 형태에서, 단백질은 pH 5.5 내지 7.1에서 10분 내지 30분의 기간 동안 65℃ 내지 75℃의 온도에서 열처리함으로써 부분적으로 응집되었다. 국소화되고 불균일한 가열을 피하도록 하기 위해 가열 동안 혼합을 적용하는 것이 유익하다. 일단 부분적으로 응집된 단백질이 형성되면, 균질화 공정은 응집체를 파괴하기 때문에 일반적으로 피해야 한다. 기재된 공정 조건은 (예를 들어, 분무-건조 동안) 분무 노즐을 통과하기에 충분히 작은 크기를 갖는 부분적으로 응집된 단백질의 덩어리를 제공하지만, 여전히 본 발명에 따른 음료의 미감에 긍정적인 영향을 준다. 부분적으로 응집된 단백질은 무정형 다공성 입자 내에 분산된 단백질 응집체의 형태일 수 있다. 본 발명의 음료 분말은 1 내지 30 중량%의 부분적으로 응집된 단백질을 포함할 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 1 내지 30 μm의 D4,3 입자 크기를 가질 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 바디 강도, 밀키 강도 및 입안-코팅의 바람직한 관능 특성을 생성하거나 향상시킨다. 부분적으로 응집된 단백질은 또한, 예를 들어 가스 압력의 인가에 의한 분무 건조 동안 다공성 입자의 다공도를 증가시킨다.
본 발명과 관련하여, 용어 부분적으로 응집된 단백질은 단백질의 소정 비율이 응집되었음을 의미한다. 응집 공정 후의 가용성 단백질의 함량은 총 단백질 함량에 대하여 바람직하게는 30% 이하, 바람직하게는 20% 이하이며; 대부분의 단백질은 응집된 구조 내에 매설된다. 부분적으로 응집된 입자는 네트워크를 형성할 수 있다. 부분적으로 응집된 단백질은 물 및 지방 입자에 결합하거나 이들을 포획하여 점도 및 미감을 증가시킬 수 있다. 부분적으로 응집된 입자는, 예를 들어 단백질 침전물로서, 불용성 입자를 형성하지 않을 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 음료 분말은 부분적으로 응집된 유단백질을 포함하며, 예를 들어 본 발명의 음료 분말에 따른 다공성 입자는 부분적으로 응집된 유단백질을 포함할 수 있다. 부분적으로 응집된 유단백질은 유청 단백질 및 카제인일 수 있으며; 유청 단백질:카제인의 중량비는 0.3 내지 0.5일 수 있다. 본 발명과 관련하여, 용어 "우유"는 (달리 언급되지 않는 한) 포유류 우유, 예를 들어 소, 양 또는 염소로부터의 우유를 지칭한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 우유는 소의 우유일 수 있다.
"유청 단백질"은 유청으로부터 단리된 구상 단백질들의 혼합물이다. 이것은 치즈 제조 공정의 전형적인 부산물이다. "카제인"은 포유류 우유에서 일반적으로 발견되는 관련 인단백질의 패밀리, 즉 αs1-, αs2-, β- 및 κ-카제인과 관련된다. 이들은 소의 우유 내의 단백질의 약 80%를 구성하며 전형적으로 치즈의 주요 단백질 성분이다. 유청 단백질 대 카제인 단백질(즉, 유청 단백질:카제인)의 "비" 또는 "중량비"는 본 발명에서 그들 각각의 단백질의 서로에 대한 중량(즉, 건조 중량)의 비로서 정의된다.
본 발명의 음료 분말이 부분적으로 응집된 유단백질을 포함하는 본 발명의 일 실시 형태에서, 부분적으로 응집된 유단백질은 전유(whole milk) 또는 탈지유를 포함하는 수성 조성물로부터 제조될 수 있으며, 예를 들어 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3(예를 들어, 6.0 내지 6.1)의 값으로 조정하고, 50초 내지 10분(예를 들어, 3 내지 7분) 동안 85 내지 100℃(예를 들어, 90 내지 100℃)의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 음료 분말이 부분적으로 응집된 유단백질을 포함하는 본 발명의 일 실시 형태에서, 부분적으로 응집된 유단백질은 전유 또는 탈지유를 포함하는 수성 조성물로부터 제조될 수 있으며, 예를 들어 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3(예를 들어, 6.0 내지 6.1)의 값으로 조정하고, 15초 내지 4분(예를 들어, 30초 내지 3분, 추가로 예를 들어 50초 내지 2분)의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 음료 분말이 부분적으로 응집된 유단백질을 포함하는 본 발명의 일 실시 형태에서, 부분적으로 응집된 유단백질은 전유 또는 탈지유를 포함하는 수성 조성물로부터 제조될 수 있으며, 예를 들어 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3(예를 들어, 6.0 내지 6.1)의 값으로 조정하고, 10분 내지 30분의 기간 동안 65℃ 내지 75℃의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 음료 분말이 부분적으로 응집된 유단백질을 포함하는 본 발명의 일 실시 형태에서, 부분적으로 응집된 유단백질은 유청 단백질 및 카제인(예를 들어, 미셀형 카제인)일 수 있다. 카제인 대 유청 단백질 비는 90/10 내지 60/40일 수 있다. 2가 양이온, 예컨대 칼슘 또는 마그네슘 양이온이 부분적으로 응집된 단백질의 형성에 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 음료 분말은 부분적으로 응집된 비-유제품 단백질을 포함하며, 예를 들어 본 발명의 음료 분말에 따른 다공성 입자는 부분적으로 응집된 비-유제품 단백질을 포함할 수 있다. 비-유제품 단백질은 대두 단백질, 난 단백질, 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 비-유제품 단백질은 대두, 난, 쌀, 아몬드 및 밀 단백질로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 비-유제품 단백질은 대두 단백질, 난 단백질, 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 단백질일 수 있으며, 예를 들어 비-유제품 단백질은 대두, 난, 쌀, 아몬드 및 밀 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 단백질일 수 있다. 부분적으로 응집된 비-유제품 단백질은 비-유제품 단백질을 포함하는 수성 조성물로부터, 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3의 pH 값으로 조정하고, 3 내지 90분 동안 65 내지 95℃(예를 들어, 68℃ 내지 93℃)의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 응집된 비-유제품 단백질은 비-유제품 단백질을 포함하는 수성 조성물로부터, 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3의 pH 값으로 조정하고, 15초 내지 4분(예를 들어, 30초 내지 3분, 추가의 예를 들어 50초 내지 2분)의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 응집된 비-유제품 단백질은 비-유제품 단백질을 포함하는 수성 조성물로부터, 수성 조성물의 pH를 5.8 내지 6.3의 pH 값으로 조정하고, 10분 내지 30분의 기간 동안 65℃ 내지 75℃의 온도로 가열함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 수크로스 및 탈지유를 포함할(예를 들어, 건조 기준으로 이들로 이루어질) 수 있다. 수크로스는 입자 중에 적어도 30 중량%의 수준으로 존재할 수 있다. 수크로스 대 탈지유의 비는 건조 중량 기준으로 0.5:1 내지 2.5:1, 예를 들어 건조 중량 기준으로 0.6:1 내지 1.5:1일 수 있다. 탈지유는 건조 중량 기준으로 1.5 중량% 미만, 예를 들어 1.2 중량% 미만의 지방 함량을 가질 수 있다. 탈지유의 성분들은 개별적으로 제공되고 수크로스와 배합될 수 있는데, 예를 들어 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 수크로스, 락토스, 카제인 및 유청 단백질을 포함할 수 있다. 수크로스 및 탈지유는 환원당 또는 중합체의 첨가를 반드시 필요로 하지 않고서 재결정화에 대해 우수한 안정성을 갖는 무정형 다공성 입자를 제공한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상에는 환원당(예를 들어, 덱스트로스 당량 값을 갖는 프룩토스, 글루코스 또는 다른 당류. 덱스트로스 당량 값은, 예를 들어 레인-에이논(Lane-Eynon) 방법에 의해 측정될 수 있음)이 없을 수 있다. 추가로 예를 들어, 본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상에는 3개 이상의 당류 단위를 갖는 올리고당류 또는 다당류, 예를 들어 말토덱스트린 또는 전분이 없을 수 있다.
본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 수크로스, 락토스, 부분적으로 응집된 유단백질 및 선택적으로 유지방을 포함할 수 있다. 수크로스는 입자 중에 적어도 30 중량%의 수준으로 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 입자의 무정형 연속상은 수크로스, 말토덱스트린(예를 들어, DE가 12 내지 20인 말토덱스트린), 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하며, 상기 단백질은 난, 쌀, 아몬드, 밀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공급원으로부터 얻어진다. 수크로스는 입자 중에 적어도 30 중량%의 수준으로 존재할 수 있다.
본 발명의 음료 분말은 소비자가 그들 자신의 주방에서 음식을 준비할 때 일반적으로 사용하지 않는 성분들이 없을 수 있으며, 다시 말하면, 본 발명의 음료 분말은 이른바 "주방 찬장(kitchen cupboard)" 성분으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 음료 분말은 우유 또는 물로 재구성하는 분말일 수 있다. 본 발명의 음료 분말은 커피, 코코아 또는 맥아 음료일 수 있다. 본 발명의 음료 분말은 향미첨가된 우유 분말 또는 분말형 수프일 수 있다. 음료 분말은 커피 크리머 및 감미료와 함께 가용성 커피를 포함하는 커피 믹스일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 다공성 입자는 커피 믹스에서 감미를 제공할 수 있다. 음료 분말은 음료 제조 기계, 예를 들어 음료 자동판매 기계에 사용하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일 태양은 음료 분말의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 열, 산성 조건 및 시간이 음료 분말 내에 부분적으로 변성된 단백질 시스템을 제공하는 방식으로 음료 분말 성분들에 적용된다. 본 발명은 음료 분말의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 a) 수성 단백질 조성물을 제공하는 단계; b) 상기 단백질 조성물의 pH를 5.5 내지 7.1로 조정하는 단계; c) 단계 b)의 상기 조성물을 15초(예를 들어, 30초) 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 부분적으로 응집된 단백질을 형성하는 단계; d) 감미료, 가용성 충전제 및 단계 c)의 상기 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 혼합물(예를 들어, 수성 혼합물)을 제조하는 단계; e) 단계 d)에서 제조된 상기 혼합물에 고압, 예를 들어 50 내지 300 bar, 추가로 예를 들어 100 내지 200 bar를 가하는 단계; f) 상기 혼합물에 가스를 첨가하는 단계; 및 g) 상기 혼합물을 건조시켜(예를 들어, 분무 및 건조시켜) 무정형 연속상을 갖는 다공성 입자를 형성하는 단계를 포함한다. 가열 단계 c)는 혼합, 예를 들어 고전단 혼합을 적용하면서 수행될 수 있다. 이는 본질적이지 않지만, 국소화되고 불균일한 가열을 피하도록 하기 위해 가열 동안 혼합을 적용하는 것이 유익하다. 가열 단계 c)는 직접 스팀 분사에 의해 수행될 수 있다. 일단 부분적으로 응집된 단백질이 형성되면, 균질화 공정은 응집체를 파괴하기 때문에 일반적으로 피해야 한다.
일 실시 형태에서, 가열 단계 c)는 15초 내지 4분(예를 들어, 30초 내지 3분, 추가로 예를 들어 50초 내지 2분)의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 부분적으로 응집된 단백질을 형성함으로써 수행된다. 추가의 실시 형태에서, 가열 단계 c)는 10분 내지 30분의 기간 동안 65℃ 내지 75℃의 온도로 가열함으로써 수행된다.
단계 (a)에서 제공된 수성 단백질 조성물은 적어도 2개의 단백질을 포함할 수 있다. 단계 (a)에서 제공된 수성 단백질 조성물은 대두 단백질, 난 단백질, 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질, 카제인, 유청 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 단백질을 포함할 수 있다. 감미료, 가용성 충전제 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 혼합물을 제조하기 위해 단계 d)에서 첨가될 필요가 있는 성분들은 단계 a)의 수성 단백질 조성물에 이미 존재하는 성분들에 좌우될 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 수성 단백질 조성물이 액체 우유인 일 실시 형태에서, 수성 단백질 조성물은 이미 가용성 충전제(즉, 락토스)를 함유하고 있으며, 이에 따라 추가의 가용성 충전제의 첨가는 선택적이다. 지방이 수성 단백질 조성물에 존재하는 경우, 조성물은 단계 c)의 가열 전에 균질화될 수 있다.
임의의 적합한 산 또는 염기가 단백질 조성물의 pH를 조정하는 데 사용될 수 있으며, 이에는, 예를 들어 유기 산, 예컨대 시트르산 또는 인산이 있다. 제조상의 편의를 위해, 부분적으로 응집된 단백질의 형성은 다공성 입자의 형성과는 상이한 위치에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계 c)의 응집된 단백질 조성물은 수송 및/또는 저장을 위하여 분말로 건조될 수 있다. 이어서, 응집된 단백질 조성물은 감미료, 가용성 충전제 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 혼합물의 제조 동안 물 중에 재구성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 단계 d)에서 제조된 혼합물은 30%의 물, 예를 들어 40%의 물, 및 추가로 예를 들어 50%의 물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 감미료 및 가용성 충전제는 완전히 용해되고, 부분적으로 응집된 단백질은 용해되거나 잘 분산된다. 단계 d)에서 제조된 혼합물은 고압, 예를 들어 2 bar 초과, 전형적으로는 50 내지 300 bar, 예를 들어 100 내지 200 bar, 추가로 예를 들어 100 내지 150 bar의 압력에 처해진다.
가스는 바람직하게는 건조 전에(예를 들어, 분무 및 건조 전에) 혼합물 중에 용해되며, 용해된 가스를 포함하는 혼합물은 건조(예를 들어, 분무 및 건조) 시점까지 고압 하에서 유지된다. 전형적으로, 가스는 질소, 이산화탄소, 아르곤, 공기 및 아산화질소로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가스는 공기일 수 있다. 예를 들어, 가스는 질소일 수 있으며, 그것은 상기 혼합물 중에의 가스의 완전한 용해를 달성하는 데 걸리는 시간 동안만큼 첨가된다. 예를 들어, 완전한 용해에 도달하기까지의 시간은 적어도 2분, 예를 들어 적어도 4분, 추가로 예를 들어 적어도 10분, 추가로 예를 들어 적어도 20분, 추가로 예를 들어 적어도 30분일 수 있다.
본 발명의 방법에 따른 단계 g)의 건조는 분무-건조일 수 있다. 분무 노즐(예를 들어, 분무-건조 노즐)은 그것이 부분적으로 응집된 단백질에 대한 손상, 예를 들어 부분적으로 응집된 단백질이 노즐을 통과함에 따라 전단력에 의해 야기되는 손상을 최소화하도록 선택되어야 한다. 분무 건조 노즐은, 예를 들어 0.2 mm 이상의 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 방법의 일 실시 형태에 따른 혼합물은 거품 건조, 동결 건조, 트레이 건조, 유동층 건조 등에 의해 건조될 수 있다. 건조는 분무-건조 공정 동안 일어날 수 있다. 가압된 혼합물이 분무되어 액적을 형성하고, 이어서 액적이 공기 기둥, 예를 들어 따뜻한 공기 중에서 건조되어, 액적이 분말을 형성한다.
본 발명의 방법의 일 실시 형태에서, 단계 f)의 가스는 질소, 이산화탄소, 아르곤, 공기 및 아산화질소로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 단계 g)의 건조는 분무 건조일 수 있다. 가스는 질소일 수 있다.
본 발명의 방법의 추가의 실시 형태에서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 유청 단백질 및 카제인을 포함할 수 있고; pH는 단계 b)에서 5.8 내지 6.2로 조정될 수 있고; 조성물은 단계 c)에서 1분 내지 10분의 기간 동안 85℃ 내지 100℃의 온도로 가열될 수 있다.
본 발명의 방법의 추가의 실시 형태에서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 탈지유 또는 전유를 포함할 수 있고; pH는 단계 b)에서 6.0 내지 6.2로 조정될 수 있고; 조성물은 단계 c)에서 3분 내지 8분의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열될 수 있고; 단계 d)의 혼합물은 감미료로서 수크로스를 첨가함으로써 제조될 수 있다.
부분적으로 응집된 단백질은 양이온의 존재 하에서 형성될 수 있다. 본 발명의 방법의 추가의 실시 형태에서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 1 내지 15 중량% 단백질의 농도를 가질 수 있으며, 미셀형 카제인 및 유청 단백질을 90/10 내지 60/40의 카제인 대 유청 단백질 비로 포함하고; pH는 단계 b)에서 6.1 내지 7.1로 조정될 수 있고, 2가 양이온을 첨가하여 3 내지 8 mM 유리 2가 양이온의 농도를 제공할 수 있고; 조성물은 단계 c)에서 30초 내지 3분의 기간 동안 85℃ 내지 100℃의 온도로 가열될 수 있다. 2가 양이온은, 예를 들어 Ca 양이온, Mg 양이온 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
비-유제품 단백질이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 본 발명의 방법의 추가의 실시 형태에서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 대두(예를 들어, 대두 글리시닌 또는 콘글리시닌), 난(예를 들어, 오브알부민 또는 오보글로불린), 쌀, 아몬드, 밀(예를 들어, 글루텐) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 비-유제품 단백질을 포함할 수 있고; pH는 단계 b)에서 5.8 내지 6.1로 조정되고; 조성물은 단계 c)에서 15초(예를 들어, 30초, 추가의 예를 들어 3분) 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 95℃(예를 들어, 68℃ 내지 93℃)의 온도로 가열된다.
본 발명의 방법의 추가의 실시 형태에서, 혼합물의 pH는 단계 g)의 건조 전에 6.5 내지 7.0으로 조정될 수 있다.
당업자는, 그들이 본 명세서에 개시된 본 발명의 모든 특징들을 자유롭게 조합할 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 본 발명의 제품에 대해 기재된 특징들은 본 발명의 공정과 조합될 수 있고, 그 반대로도 가능하다. 게다가, 본 발명의 상이한 실시 형태들에 대해 기재된 특징들이 조합될 수 있다. 특정한 특징들에 대해 알려진 등가물들이 존재하는 경우, 그러한 등가물들은 본 명세서 내에서 마치 구체적으로 언급되는 것처럼 포함된다.
본 발명의 추가 이점 및 특징은 도면 및 비제한적인 실시예로부터 명백하다.
실시예
SEM 이미지
분말을 주사 전자 현미경법(SEM)에 의해 검사하였다. 각각의 분말을 양면 전도성 테이프가 구비된 금속 시편 스터브 상에 접착시켰다. 스터브를 진탕하여 분말의 우수한 확산을 가능하게 하였다. 분말의 내부 구조를 관찰하기 위하여, 스터브의 일부분 상의 입자를 면도날로 절단하였다.
샘플을 Leica SCD500 스퍼터 코터를 사용하여 10 nm 금 층으로 코팅하고, 후속으로 Quanta F200 주사 전자 현미경 또는 Phenom Pro 테이블톱 전자 현미경을 사용하여 10 ㎸에서 저진공 모드에서 이미징하였다.
공초점 이미지
염색제를 첨가한 후에, 압축 및 건조 아티팩트(artefact)를 방지하기 위해 유리 슬라이드 커버슬립에 의해 폐쇄된 1 mm 깊이 플라스틱 챔버 내부에 샘플을 배치하였다. Airyscan 검출기(독일 오버코헨 소재의 Zeiss)로 업그레이드된 LSM 710 공초점 현미경으로 이미징을 행하였다. Zen 2.1 소프트웨어를 사용하여 획득 및 이미지 처리를 행하였다.
재료: 패스트 그린(Fast Green) FCF(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 Sigma-Aldrich): 수용액 중 1%. 이 용액은 사용을 위해 100배 희석된다. 나일 레드(Nile Red)(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 Sigma): 0.25 mg/100 mL EtOH. 이 용액은 사용을 위해 100배 희석된다.
획득 파라미터: 여기 파장: 633 nm; 방출: LP = 645 nm. 여기 파장: 561 nm, 방출: BP = 570 내지 620 nm.
입자 크기
응집체의 입자 크기 분포는 Malvern Mastersizer 2000에 의해 측정하였다. 샘플을 Hydro 200G 유닛 내에 도입한다. 프라운호퍼(Fraunhofer) 방법을 사용하여 측정을 2회 수행하고 평균을 취한다. 응집체를 포함하는 분말을 측정 전에 재구성한다. 물을 먼저 40℃에서 가열한다. 250 mL 비커 내에서, 100 g의 뜨거운 물을 15 g의 분말에 첨가한다. 분말이 완전히 재구성됨을 보장하기 위하여, 믹스를 측정 전에 주위 온도에서 2시간 동안 교반한다.
분말의 입자 크기 분포를 Camsizer XT(독일 소재의 Retsch Technology GmbH)에 의해 측정하였다. 디지털 이미지 분석의 기법은 2개의 상이한 카메라에 의해 동시에 277개의 이미지/초의 프레임 속도로 촬영된 다수의 샘플 사진의 컴퓨터 처리에 기초한다. 특징적인 입자 크기 d10, d50 및 d90을 정규화된 곡선으로부터 계산하며, 이들은 각각 입자수의 10%, 50% 및 90%의 입자 크기에 상응한다. 본 연구에서 기록된 값은 d90이다. 불확실성은 본 발명의 분말의 입자 크기의 범위에서 d90에 대해 10 μm이다.
밀도
매트릭스 밀도는 DMA 4500 M(Anton Paar Switzerland AG)에 의해 측정하였다. 샘플을 U자형 붕규산염 유리 튜브 내로 도입하는데, 이때 상기 튜브는 그의 특징적인 주파수에서 진동하도록 여기되어 있으며, 이러한 특징적인 주파수는 샘플의 밀도에 좌우된다. 이 기기의 정확도는 밀도에 대해서는 0.00005 g/㎤, 그리고 온도에 대해서는 0.03℃이다.
분말의 겉보기 밀도를 Accupyc 1330 비중병(미국 소재의 Micrometrics Instrument Corporation)에 의해 측정하였다. 이 기기는 판독치의 0.03% + 공칭 실물 크기(full-scale) 셀 챔버 부피의 0.03% 이내로 정확도를 갖고서, 교정된 부피로 헬륨의 압력 변화를 측정함으로써 밀도 및 부피를 결정한다.
다공도
하기 식에 따라, 매트릭스 밀도 및 겉보기 밀도로부터 폐쇄 다공도를 계산하였다:
Figure pct00002
점도
유량계(MCR 500 또는 501, 독일 소재의 Anton Paar Physica)를 사용하여 전단 점도 값을 얻었다. 샘플을 10 중량%로 물 중에 미리 용해시켰다. 25℃에서 톱니형 표면을 갖는 동심형 실린더(쿠에트(Couette)) 지오메트리(CC27/P6, SN:21236)를 사용하여, 실험을 2회 반복하여 수행하였다.
거품형성력 및 거품 안정성 분석
분말을 40℃에서 13 중량% 총 고형물로 재구성한다. 거품발생 특성은 Foamscan(프랑스 롱쥬세니 소재의 Teclis)을 사용하여, 길레암 및 동료들에 의해 개발된 방법에 의해 결정한다(문헌[J. Text. Stud., 24, 287-302.2 (1993)]). 원리는 다공성 소결 유리 디스크를 통한 가스 스파징(gas sparging)에 의해 규정된 양의 샘플 분산물에 거품을 발생시키는 것이다(다공도 및 가스 유량이 제어됨). 발생된 거품은 원통형 유리 컬럼을 따라 상승하며, 여기서의 그의 부피를 CCD 카메라를 사용하여 이미지 분석에 의해 추적한다. 거품 내에 혼입된 액체의 양 및 거품 균질성을 전극에 의해 컬럼 내의 상이한 높이에서 액체가 담긴 큐벳 내의 전도도를 측정함으로써 추적한다(문헌[Kato et al., J. Food Sci., 48, 62-65(1983)]).
60 mL의 분산물을 큐벳 내로 붓고 80 mL.min-1로 N2를 스파징함으로써 샘플의 거품발생 특성을 측정한다. 이러한 유량은 강한 중력 배수가 일어나기 전에 효율적인 거품 형성을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌다. 이들 거품발생 특성을 시험하기 위해 사용되는 소결 유리 디스크의 다공도는 10 내지 16 마이크로미터의 직경을 갖는 기포(air bubble)의 형성을 가능하게 한다. 거품의 부피가 200 ㎤에 도달한 후에 버블링을 정지한다. 버블링의 종료 시점에서, 거품 용량(FC = 거품의 부피/주입된 가스의 부피)을 계산한다(문헌[Carrera Sanchez et al., Food Hydrocolloids, 19, 407-416 (2005)]). 게다가, 총 거품 부피 및 거품 액체 안정성(거품에 대해 그의 초기 액체 함량의 50%를 배출하기까지의 시간)을 25 ± 2℃에서 시간 경과에 따라 추적하였다. 모든 실험을 2회 반복하여 시험하였다.
실시예 1 다공성 분말의 생성
부분적으로 응집된 단백질의 형성
액체 전유(총 고형물 = 12.5%)를 가열하고, 45% 총 고형물에 도달할 때까지 65℃ 내지 70℃에서 증발시켰다. 5% 시트르산 용액으로 pH를 6.1로 조정하고, 이어서 고전단 혼합기에서 2분 동안 95℃에서의 열처리를 적용하였다. 농축물을 65℃ 내지 70℃에서 냉각시키고, 이어서 저압 2상 노즐로 분무-건조시켜, 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 건조 분말(A)을 형성하였다. 분말 내의 응집체의 입자 크기는 D[4,3] = 8.31 마이크로미터로 측정되었다.
무정형 연속상을 갖는 다공성 입자의 형성
부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 건조 분말 및 수크로스를 50% 총 고형물로 물 중에 재구성하였다. 수크로스 대 건조 분말의 비는 중량 기준으로 60/40이었다. 재구성된 액체를 75℃에서 5분 동안 저온살균하였다. 액체를 60℃로 냉각시키고, 이어서 NIRO SD6.3-N 분무-건조기(덴마크 소재의 GEA)를 사용하여 가스 분사로 분무 건조시켰다. 액체를 가압하고, 이어서 고압 펌프 후에 분사되는 질소와 배합한다. 분무 압력은 약 120 내지 130 bar였으며, 이때 분사 압력은 분무 압력보다 약 10 bar 더 높았다. 전형적인 유량은 대략 10 L/h였고, 노즐 직경은 0.2 mm였다. 무정형 연속상을 갖고 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 다공성 입자(B)를 생성하였다. 다공성 입자 내의 단백질 응집체의 입자 크기는 D[4,3] = 4.14 마이크로미터로 측정되었다. 단백질 응집체의 존재를 또한 공초점 현미경법으로 확인하였다. 단백질 응집체는 다공성 입자 내로 혼입되어 보존되었지만, 크기가 약간 감소하였다.
부분적으로 응집된 단백질이 없는 다공성 입자(C)를 제조하기 위하여, 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 건조 분말을 동일한 비의 전지방 우유 분말, 60/40 수크로스/우유 분말로 대체한 것을 제외하고는 동일한 공정을 적용하였다.
수분 및 입자 특성화
물리적 및 화학적 특성화를 수행하였다. 수분 특성의 결과는 하기 표에 제시되어 있다. 두 다공성 분말 모두가 유리 전이 온도를 나타내는 것으로 관찰될 수 있다.
Figure pct00003
물리적 특성은 하기 표에 나타나 있다:
Figure pct00004
부분적으로 응집된 단백질의 첨가는 당/우유 입자의 폐쇄 다공도를 증가시켰다.
분말 A, B 및 C의 주사 전자 현미경법(SEM) 현미경 사진이 도 1에 나타나 있다. 부분적으로 응집된 유단백질의 분말(A)은 내부 다공도가 아주 거의 없다. 다공성 분말; 당/부분적으로 응집된 우유 분말(B) 및 당/우유 분말(C)은 개방 다공도(이는 입자의 표면에서 공기 채널로서 가시적일 것임)가 아주 거의 없으면서 높은 다공도를 나타낸다.
점도
물 중에 재구성된 3개의 분말의 점도가 하기에 나타나 있다:
Figure pct00005
부분적으로 응집된 우유의 분말(A)은 재구성될 때 가장 점성인 액체를 생성하였다. 다공성 당/우유 분말(C)은 최저 점도를 가졌다. 다공성 당/부분적으로 응집된 우유 분말(B)의 점도는 A와 C 사이에 놓인다.
거품형성력 및 거품 안정성 분석
3개의 분말의 거품형성력을 시험하였다. 다공성 당/우유 분말(C)은 거품을 발생시키지 않았다. 유사하게, 다공성 분말에 사용되는 것과 동일한 비율(60/40)의 수크로스와 전유 분말의 건조 믹스는 거품을 발생시키지 않았다. 하기 표는 다공성 당/부분적으로 응집된 우유 분말(B)과 비교하여, 수크로스와 분말 A(60/40 비)의 건조 믹스에 대한 거품 용량 및 거품 액체 안정성을 나타낸다.
Figure pct00006
둘 분말 모두는 우수한 거품 용량(1 이상)을 나타내었지만, 다공성 당/부분적으로 응집된 유단백질을 갖는 우유 분말이 최상의 거품 용량을 갖는다. 다공성 당/부분적으로 응집된 유단백질을 갖는 우유 분말(B)의 거품 액체 안정성은 수크로스와 분말 A의 건조 믹스보다 더 높았다. 무정형 다공성 입자 내의 부분적으로 응집된 단백질의 조합이, 부분적으로 응집된 단백질로 제조되지 않은 비교용 무정형 다공성 입자가 전혀 거품을 발생시키지 않는다는 것을 고려하면, 부분적으로 응집된 단백질 단독보다 더 우수하게 거품을 발생시킬 것이라는 것은 놀라운 일이다. 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 분말(B)은 더 둥근 버블을 갖는 더 습윤된 거품을 생성하는 것으로 관찰되었다. 이는 더 크림상(creamy)인 미감과 관련된다. 더 많은 액체가 버블을 둘러싸는 거품은 소비자가 거품을 조금씩 마심에 따라 소비자에게 더 많은 액체를 전달할 것이다. 거품이 수크로스를 포함하는 경우, 이는 더 단맛이 나는 거품을 가져온다. 초기의 맛 전달은 전체 맛 지각을 위한 주요 구동요인이며, 이에 따라 초기 맛으로서 단맛이 나는 거품을 전달함으로써 소비자는 전체 음료가 더 단맛이 나는 것으로 지각하게 될 것이다. 이는, 즐거움을 빼앗지 않고서, 음료 내의 수크로스의 전체량이 감소될 수 있게 할 수 있다.
음료 분말 재구성 시에 미각촉진제 구배의 형성
다공성 당/부분적으로 응집된 유단백질 분말(B)을 물이 담긴 비커에 첨가하고, 굴절률에 의해 측정하여 비커의 상이한 높이에서의 농도를 얻었다. 4개의 굴절률 프로브를 비커 내의 상이한 높이에 고정시켜, 상이한 층 농도가 측정될 수 있게 하였다(도 2). 프로브는 P1(하부) 내지 P4(상부)로 번호가 매겨져 있다. 굴절률 프로브를 FTI-10 범용 광섬유 컨디셔너(FISO Technologies)에 연결하고, 굴절률을 FISO Commander 2 소프트웨어로 기록하였다. 실온(23 내지 25℃)에서 1% 내지 10%의 상이한 당 농도에서 보정 곡선을 작성함으로써 각각의 센서의 보정을 예비 수행하였다. 각각의 시험에 대하여, 비커에 300 그램의 Millipore 여과수를 충전한 후에, 조심스럽게 교반하면서 단맛이 나는 분말을 첨가하였다.
도 3은 5 g의 분말 B, 즉 부분적으로 응집된 단백질을 갖는 무정형 다공성 입자의 용해를 나타낸다. 도 3은 상부 프로브(P4)에 의해 기록된 굴절률이 다른 프로브 위치에서보다 현저하게 더 높았음을 나타낸다. 이는, 용해된 수크로스가 거품 내에 "포획된" 상태로 남아 있기 때문인 것으로 여겨진다.
시음
11명의 시음자의 패널은 다수의 비교 프로파일링을 사용하여, 분말 A, B 및 C로부터 제조된 음료를 참조예와 비교하였다. 음료는 460 g의 물 중에 용해된 4.84 g의 가용성 커피 및 24.58 g의 분말(A, B 또는 C)로 구성되었다. 참조예는 재구성된 카푸치노 분말(3% 당; 4% 전유 분말)이었다. 분말 A 및 분말 B(부분적으로 응집된 단백질을 포함함)로 제조된 음료는 참조예 및 분말 C 둘 모두보다 유의하게 더 큰 바디 강도, 밀키 강도 및 입안-코팅을 갖는 것으로 밝혀졌다.

Claims (15)

  1. 다공성 입자 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 음료 분말로서,
    다공성 입자는 감미료, 가용성 충전제 및 선택적으로 계면활성제를 포함하는 무정형 연속상을 가지며, 다공성 입자는 10 내지 80%의 폐쇄 다공도(closed porosity)를 갖는, 음료 분말.
  2. 제1항에 있어서, 부분적으로 응집된 단백질은 다공성 입자의 무정형 연속상 중에 분산되어 있는, 음료 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부분적으로 응집된 단백질은 대두 단백질, 난 단백질(egg protein), 쌀 단백질, 아몬드 단백질, 귀리 단백질, 완두콩 단백질, 감자 단백질, 밀 단백질, 우유 단백질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 음료 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부분적으로 응집된 단백질은 D4,3 입자 크기가 1 내지 30 μm인, 음료 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 감미료는 수크로스인, 음료 분말.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 입자의 무정형 연속상은 수크로스 및 탈지유를 포함하는, 음료 분말.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 입자의 무정형 연속상은 수크로스, 락토스, 부분적으로 응집된 우유 단백질 및 선택적으로 유지방을 포함하는, 음료 분말.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 입자의 무정형 연속상은 수크로스, 말토덱스트린 및 부분적으로 응집된 단백질을 포함하며, 단백질은 난, 쌀, 아몬드, 밀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공급원으로부터 얻어지는, 음료 분말.
  9. 음료 분말의 제조 방법으로서,
    a) 수성 단백질 조성물을 제공하는 단계;
    b) 단백질 조성물의 pH를 5.5 내지 7.1로 조정하는 단계;
    c) 단계 b)의 조성물을 15초 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 100℃의 온도로 가열하여 부분적으로 응집된 단백질을 형성하는 단계;
    d) 감미료, 가용성 충전제 및 단계 c)의 부분적으로 응집된 단백질을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
    e) 단계 d)에서 제조된 혼합물에 고압, 예를 들어 50 내지 300 bar를 가하는 단계;
    f) 혼합물에 가스를 첨가하는 단계; 및
    g) 혼합물을 건조시켜 무정형 연속상을 갖는 다공성 입자를 형성하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 유청 단백질 및 카제인을 포함하고; pH는 단계 b)에서 5.8 내지 6.2로 조정되고; 조성물은 단계 c)에서 1분 내지 10분의 기간 동안 85℃ 내지 100℃의 온도로 가열되는, 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 탈지유 또는 전유(whole milk)를 포함하고; pH는 단계 b)에서 6.0 내지 6.2로 조정되고; 조성물은 단계 c)에서 3분 내지 8분의 기간 동안 90℃ 내지 100℃의 온도로 가열되고; 단계 d)의 혼합물은 감미료로서 수크로스를 첨가함으로써 제조되는, 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 1 내지 15 중량% 단백질의 농도를 가지며, 미셀형 카제인 및 유청 단백질을 90/10 내지 60/40의 카제인 대 유청 단백질 비로 포함하고; pH는 단계 b)에서 6.1 내지 7.1로 조정되고, 2가 양이온을 첨가하여 3 내지 8 mM 유리 2가 양이온의 농도를 제공하고; 조성물은 단계 c)에서 30초 내지 3분의 기간 동안 85℃ 내지 100℃의 온도로 가열되는, 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 단계 a)의 수성 단백질 조성물은 대두, 난, 쌀, 아몬드, 밀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 비-유제품 단백질을 포함하고; pH는 단계 b)에서 5.8 내지 6.1로 조정되고; 조성물은 단계 c)에서 15초 내지 90분의 기간 동안 65℃ 내지 95℃의 온도로 가열되는, 제조 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합물의 pH는 단계 g)의 분무 및 건조 전에 6.5 내지 7.0으로 조정되는, 제조 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 f)의 가스는 질소, 이산화탄소, 아르곤, 공기 및 아산화질소로 이루어진 군으로부터 선택되고, 단계 g)의 분무 및 건조는 분무 건조인, 제조 방법.
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