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KR101300339B1 - 탄수화물 무함유 거품형성 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

탄수화물 무함유 거품형성 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101300339B1
KR101300339B1 KR1020077006168A KR20077006168A KR101300339B1 KR 101300339 B1 KR101300339 B1 KR 101300339B1 KR 1020077006168 A KR1020077006168 A KR 1020077006168A KR 20077006168 A KR20077006168 A KR 20077006168A KR 101300339 B1 KR101300339 B1 KR 101300339B1
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KR
South Korea
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powder
foaming
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soluble
gas
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Inventor
배리 린 젤러
Original Assignee
인터컨티넨탈 그레이트 브랜즈 엘엘씨
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Publication date
Application filed by 인터컨티넨탈 그레이트 브랜즈 엘엘씨 filed Critical 인터컨티넨탈 그레이트 브랜즈 엘엘씨
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Abstract

거품형성 조성물은 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 갖는 단백질 입자를 포함하는 분말화된 탄수화물 무함유 가용성 조성물을 포함한다. 한 형태에서, 거품형성 조성물은 입자를 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열하기 전 또는 가열하는 동안 입자를 대기압을 초과하는 외부 기체압 하에 둔 다음, 가압된 기체를 내부 공극 내에 포획하기에 유효한 방식으로 외부 압력을 해제시키기 전 또는 해제시키는 동안 입자를 유리 전이 온도 미만의 온도로 냉각시킴으로써 생성된다.
탄수화물 무함유 거품형성 단백질 조성물, 분말화된 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 조성물

Description

탄수화물 무함유 거품형성 조성물 및 이의 제조 방법 {NON-CARBOHYDRATE FOAMING COMPOSITIONS AND METHODS OF MAKING THE SAME}
본 발명은 가용성 거품형성 조성물, 특히 가압된 기체를 함유하는 탄수화물 무함유 거품형성 단백질 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 제조된 일부 식료품은 포말 또는 거품을 포함한다. 예를 들면, 카푸치노, 밀크 쉐이크 및 일부 수프는 포말 또는 거품을 가질 수 있다. 일부 소비자들은 통상적으로 제조된 식료품들을 선호할 수 있지만, 다른 소비자들은 소비자가 준비하는 인스턴트 식품 대체물의 편이성을 끊임없이 요구하고 있다. 제조자들은 소비자 기호를 맞추기 위해, 통상적으로 제조된 식료품과 동일하거나 유사한 특징을 갖는 인스턴트 식료품을 개발함으로써, 편리한 인스턴트 식품으로부터 소비자들에게 그들이 요구하는 식품을 제공하는 인스턴트 식품을 개발하였다. 제조자들에 대한 한 과제는 인스턴트 식료품으로부터 포말 또는 거품을 갖는 식품을 어떻게 생산할 것인 지이다.
포말 또는 거품을 갖는 인스턴트 식품을 제조하는 데 사용된 종래의 한 해결책은 액체 중에서 재구성시 거품을 생성하는 분말화된 거품형성 조성물을 사용하는 것이다. 거품형성 분말 조성물은 매우 다양한 식품 및 음료에 포말 또는 거품 식 감(texture)을 제공하는 데 사용되었다. 예를 들면, 거품형성 조성물은 물, 우유 또는 다른 적합한 액체와 합쳐진 경우, 인스턴트 카푸치노 및 다른 커피 믹스, 인스턴트 청량 음료 믹스, 인스턴트 수프 믹스, 인스턴트 밀크쉐이크 믹스, 인스턴트 디저트 토핑, 인스턴트 소스, 고온 또는 냉 시리얼 등에 포말 또는 거품 식감을 제공하는 데 사용되었다.
거품 또는 포말을 제공하는 데 사용될 수 있는 기체 주입식 거품형성 크리머(gas-injected foaming creamer)의 일부 예는 미국 특허 4,438,147 및 EP 0458310에 개시되어 있다. 최근, 미국 특허 6,129,943은 기화된 탄수화물을 단백질 및 지질과 합침으로써 제조된 거품형성 크리머를 개시하고 있다. 이 기술을 사용하여, 분무 건조 전 액체 크리머 조성물의 기체 주입을 제거할 수 있었다.
EP 0 813 815 B1은 기체 주입식 거품형성 크리머 또는 20 중량％를 초과하는 단백질을 함유하는 화학적 탄산화 성분을 함유하는 크리머인 거품형성 크리머 조성물을 개시하고 있다. 상기 분말은 필수 성분으로 단백질, 지질 및 충전재 물질을 갖고, 충전재는 특히 수용성 탄수화물이다. 스푸너빌리티(spoonability)를 갖는 치밀한 휘핑 크림-형 거품을 얻기 위해서는 고 함량의 단백질이 필요하다.
종래의 한 거품형성 조성물은 탄수화물, 단백질 및 포획된 가압된 기체를 함유하는 매트릭스를 포함하는 분말화된 가용성 거품형성 성분을 개시하는 미국 특허 6,713,113에 의해 제공된다. 그러나, 탄수화물 및 단백질 양쪽 모두를 함유하는 분말화된 성분은 포장 식품의 외관, 향미 및 저장 기간에 악영향을 미칠 수 있는 비산화성 갈변화 반응을 하기 쉽다. 이러한 복잡한 화학 반응은 단백질과 탄수화 물, 특히 환원당 사이에서 발생하여 식품의 향미를 심하게 변색시키고 감소시킬 수 있는 중합체 안료를 형성한다. 본 발명자들은 포획된 가압된 기체를 함유하는 매우 유효한 거품형성 조성물을 탄수화물 및 단백질 성분 양쪽 모두를 사용할 필요없이 제조할 수 있다는 점을 발견하였다. 갈변화는 식품 가공시 통상 사용되는 고온에서 매우 빠르게 발생할 수 있고, 갈변하기 쉬운 특성은 상기 선행 기술에 개시된 유형의 거품형성 조성물을 생산하는 데 사용된 가열 조건 범위를 제한할 수 있다.
한 가능한 해결책은 WO-A-2004/019699에 기재된 바와 같이 실질적으로 단백질만의 조성물을 사용하는 것일 수 있다. 그러나, 단백질만을 사용하는 것도 몇 가지 문제점을 야기한다. 더욱 중요한 것은, 상기 공개된 특허 출원의 개시된 실시예 중 어느 것도 탄수화물을 함유한 것이 없다는 점이다.
미국 특허 6,168,819는 단백질, 지질 및 담체를 포함하는 미립자 크리머를 기재하고 있으며, 여기서 상기 단백질 중 50 중량％ 초과가 부분적으로 변성된 (40 내지 90％ 변성됨) 유장 단백질이다. 이 크리머의 총 단백질 함량은 3 내지 30 중량％, 바람직하게는 10 내지 15 중량％이다. 크리머는 거품형성 크리머 조성물에 특히 적합하다. 거품형성 크리머 조성물을 달인 고온 커피 음료에 첨가하는 경우, 다량의 크림 같은 반고체 거품을 생성한다.
미국 특허 6,174,557은 수중 재구성시 대리석 무늬의 외관을 갖춘 표면 거품을 갖는 카푸치노 음료를 생성하는 인스턴트 미립자 건조 믹스 조성물을 기재한다. 건조 믹스 조성물은 커피 추출물을 탈기시킨 데 이어, 동결 건조시켜 신속하게 용해가능한 외부 표면층 및 느리게 용해되는 더 큰 내부 코어 층을 갖는 과립을 생성 함으로써 제조된다. 생성물은 0.3 g/cc 이상의 밀도를 갖는다.
미국 특허 공보 2003/0026836은 음료 원료, 예를 들면 가용성 커피, 거품형성 분말, 설탕 및 크리머를 포함하는 정제 또는 분말에 압력 및 온도를 가하여 물과 접촉시 증가된 용해도 또는 분산성을 갖는 정제 또는 분말을 생성하는 것을 포함하는 탄수화물 기재 약품 또는 식품으로 된 정제 또는 분말을 형성하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 기체를 안에 포획하여 물과 접촉시 정제 또는 분말의 용해 또는 분산을 촉진하도록 정제 또는 분말을 가압된 기체에 가함으로써 정제 또는 비-거품형성 분말의 용해 또는 분산을 촉진시키는 방법이 개시된다. 상기 문헌에 제공된 가용성 조성물의 모든 실시예가 탄수화물을 함유하는 분말 또는 정제 조성물이라는 점이 주목된다. 포획된 기체를 함유하는 정제의 용해가 개선된다는 점이 실시예에서 입증되고 있다. 그러나, 포획된 기체를 함유하는 거품형성 또는 비-거품형성 분말의 용해 또는 분산성의 개선은 상기 문헌의 실시예 어디에서도 입증되지 않는다. 더욱 중요하게는, 이 문헌은 가압된 기체를 함유하는 가용성 조성물 및 가압된 기체를 함유하는 가용성 조성물의 제조 방법 중 어느 것도 개시하지 않는다.
종래의 거품형성 첨가제 뿐만 아니라 많은 종래의 생성물의 단점은 단백질 및 탄수화물 양쪽 모두가 존재한다는 점이다. 더욱 중요하게는, WO-A-2004/019699와 같이 심지어 실질적으로 단백질만으로 된 조성물을 형성하는 데 관한 기술도 탄수화물이 없는 실시예를 개시하지 않는다. 사실상, 관련 선행 기술 어느 것도 탄수화물이 없는 거품형성 단백질 조성물의 실시예 또는 임의의 실시화를 개시하지 않는다. 개시된 모든 실시예의 기초를 형성하는 WO-A-2004/019699의 거품형성 조성물은 5 중량％의 탄수화물 글리세롤을 함유한다. 사실상, 관련 선행 기술 어느 것도 단백질이 없는 거품형성 탄수화물 조성물의 실시예 또는 임의의 실시화를 개시하지 않는다.
단백질은 특히 가열되는 경우 탄수화물과 반응할 수 있다. 대부분, 이 (메일라드(Maillard)) 반응은 원치않는 착색 및/또는 불쾌취 형성을 유발한다. 일반적으로, 이러한 유형의 반응은 가공 또는 제조 도중, 생성물이 고온에서 얼마간 유지되는 경우 및 종종 고온에서 장기간 유지되는 경우 발생한다. 본 명세서에 논의된 문헌에 기재된 생성물의 제조 공정의 대부분, 특히 미국 특허 6,168,819에 기재된 제조 공정에서, 승온에서의 장시간은 분말을 기화시키는 데 사용된다.
또한, 종래의 거품형성 커피 첨가제는 탄수화물 성분 및 단백질 성분을 양쪽 모두 포함하기 때문에, 두 성분 중 하나를 피하고자 하는 다이어트 중인 사람들은 임의의 종래의 첨가제를 포함하는 음료를 소비할 수 없을 것이다.
비록 거품형성 커피 첨가제가 이용가능하지만, 재구성시, 진정한 카푸치노 음료 감식가들이 바라는 거품 특징을 나타내는 분말화된 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 조성물에 대한 요구가 여전히 존재한다. 예를 들면, 거품형성 첨가제를 함유하는 종래의 생성되는 카푸치노 음료는 충분한 거품이 결여되거나, 거품이 너무 빨리 소모되거나, 이 두 가지의 조합이 존재한다. 또한, 관련 선행 기술 어느 것도 탄수화물이 없는 거품형성 단백질 조성물의 실시예 또는 임의의 실시화를 개시하지 않는다.
<발명의 개요>
본 발명은 갈변화에 대한 우수한 저항성을 제공하고, 추가의 장점을 제공할 수 있는 탄수화물 무함유, 즉 탄수화물을 함유하지 않는 거품형성 조성물에 관한 것이다. 예를 들면, 탄수화물 무함유 거품형성 조성물은 저탄수화물 식이요법을 지지할 수 있다. 또한, 개선된 거품형성 조성물을 매우 다양한 고온 및 냉 음료 믹스 및 다른 인스턴트 식품에 사용하여 포말 또는 거품 식감을 제공할 수 있다.
본 발명은 그의 한 형태에서, 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 갖는 단백질 입자를 포함하는 분말화된 탄수화물 무함유 가용성 조성물을 포함하는 거품형성 조성물에 관한 것이다. 추가의 별법상의 형태에서, 가용성 조성물은 액체에 용해된 경우, 조성물 1그램당 약 2 cc 이상 또는 약 5 cc 이상의 기체를 방출하고, 유단백질, 대두 단백질, 난백 단백질, 젤라틴, 콜라겐, 유장 단백질 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 추가의 형태에서, 본 조성물은 완충제, 예를 들면 유기산 또는 무기산의 염을 포함할 수 있다.
본 발명은 또다른 형태에서, 단백질을 포함하고 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 갖는 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 입자를 포함하는 거품형성 조성물에 관한 것이다. 거품형성 조성물은, 입자를 유리 전이 온도(Tg) 이상의 온도로 가열하기 전 또는 가열하는 동안 대기압을 초과하는 외부 기체압 하에 둔 다음, 가압된 기체를 내부 공극에 포획하기에 유효한 방식으로 외부 기체압을 해제시키기 전 또는 해제시키는 동안 입자를 Tg 미만의 온도로 냉각시킴으로써 형성된다.
본 발명은 또다른 형태에서, 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 갖는 단백질 입자를 포함하는 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 조성물을 포함하는 가용성 소비성 식품에 관한 것이다. 다양한 추가의 형태에서, 가용성 식품은 음료 믹스, 예를 들면 커피, 코코아 또는 홍차, 예를 들면 인스턴트 커피, 코코아 또는 홍차를 포함할 수 있거나, 또는 가용성 소비성 제품은 인스턴트 식품, 예를 들면 인스턴트 디저트 제품, 인스턴트 치즈 제품, 인스턴트 시리얼 제품, 인스턴트 수프 제품 및 인스턴트 토핑 제품을 포함할 수 있다.
본 발명은 이의 또다른 형태에서, 내부 공극을 갖는 단백질을 포함하는 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 입자를 가열하는 것을 포함하는 거품형성 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 대기압을 초과하는 외부 압력을 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 입자에 가한다. 탄수화물 무함유 가용성 거품형성 입자를 냉각시키고, 외부 기체압을 해제시켜, 가압된 기체가 내부 공극에 잔류하게 한다. 추가의 별법상의 형태에서, 입자를 가열하기 전 또는 가열하는 동안 외부 압력을 가한다.
탄수화물 무함유 분말을 제제화하는 데 사용될 수 있는 성분은 단백질, 지질 및 다른 탄수화물 무함유 물질을 포함한다. 단백질이 바람직하며, 이는 유단백질, 대두 단백질, 난백 단백질, 젤라틴, 콜라겐, 밀 단백질 및 가수분해된 단백질을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 적합한 가수분해된 단백질은 가수분해된 젤라틴, 가수분해된 콜라겐, 가수분해된 카세인, 가수분해된 유장 단백질, 가수분해된 유단백질, 가수분해된 대두 단백질, 가수분해된 난백 단백질, 가수분해된 밀 단백질 및 아미노산을 포함한다. 거품형성 조성물 구조체가 압력 하에서 밀봉된 기체를 보유하기에 충분히 강하도록 단백질 또는 단백질의 혼합물을 선택한다.
가수분해된 젤라틴이 탁월한 화학적 및 물리적 성질로 인해 바람직하다. 이는 우수한 기체 포획 특징, 거품형성력(foamability) 및 향미를 제공할 뿐 아니라 탄수화물이 전혀 없고, 또한, 앞서 나열한 다른 단백질원과는 달리 비알레르기발현성(non-allergenic)이다. 가수분해된 젤라틴에 대한 대체물로서, 젤라틴을 사용할 수 있다. 따라서, 가수분해된 젤라틴 또는 젤라틴을 사용하는 것은 포획된 가압된 기체를 함유하는 거품형성 조성물을 제조하는 데 유리할 수 있다.
무단백질 및 무탄수화물성 양쪽 모두인 식품 성분은 단백질과 병용될 수 있고, 이는 유기 및 무기 염, 계면활성제, 유화제, 식물성 화학물질(phytochemical), 영양제, 유동화제, 인공 감미제, 방부제, 착색제 및 일부 향미를 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 지질은 지방, 오일, 경화유, 에스테르교환반응 처리된 오일(interesterified oil), 인지질, 및 채소로부터 유도된 지방산, 유제품, 또는 동물 공급원, 및 그의 분획 또는 혼합물을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 또한, 지질은 왁스, 스테롤, 스탄올, 테르펜 및 그의 분획 또는 혼합물로부터 선택될 수 있다. 가능한 유화제의 예는 트윈(Tween) 20(폴리옥시에틸렌 소르비탄모노라우레이트), SSL(소듐 스테아로일-2-락틸레이트) 또는 슈크로오스 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 유화제를 포함한다.
본 발명의 분말화된 가용성 탄수화물 무함유 거품형성 성분은 가압된 기체를 포획할 수 있는 다수의 내부 공극을 갖는 미립자 구조체를 제공하기에 유효한 임의의 방법에 의해 생성될 수 있다. 수용액의 통상적인 기체 주입식 분무 건조는 이러한 분말화된 가용성 거품형성 조성물을 제조하는 바람직한 방법이며, 분말 용융물의 기체 주입식 압출도 적합한 방법이다. 기체 주입이 없는 분무 건조는 전형적으로 비교적 작은 내부 공극 부피를 갖는 입자를 생성하며, 이 덜 바람직한 방법도 적합한 내부 공극 부피를 갖는 탄수화물 무함유 거품형성 조성물을 제조하는 데에 사용할 수 있다. 질소 기체가 바람직하며, 공기, 이산화탄소, 아산화질소 또는 이들의 혼합물을 비롯한 임의의 다른 식품 등급 기체도 기체 주입에 사용할 수 있다.
용어 "포획된 가압된 기체"는 대기압 초과의 압력을 갖는 기체가 거품형성 조성물 구조체에 존재하고, 분말 구조체를 개방하지 않고서는 이 구조체를 나갈 수 없는 것을 의미한다. 바람직하게는, 거품형성 조성물 구조체에 존재하는 대다수의 가압된 기체는 분말 구조체의 내부 공극 내에 물리적으로 함유된다. 본 발명에 따라 적합하게 사용될 수 있는 기체는 질소, 이산화탄소, 아산화질소, 공기 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 질소가 바람직하며, 분말 구조체에 가압된 기체를 포획하는 데 임의의 다른 식품 등급 기체를 사용할 수 있다.
용어 "구조체", "미립자 구조체", "입자 구조체" 또는 "분말 구조체"는 구조체가 대기와 밀폐된 다수의 밀봉된 내부 공극을 함유하는 것을 의미한다. 이러한 공극은 액체 중에 구조체 용해시 기포로서 방출되어 거품을 생성하는 큰 부피의 포획된 가압된 기체를 보유할 수 있다.
용어 "분말화된 가용성 거품형성 조성물", "분말화된 거품형성 조성물" 또는 "거품형성 조성물"은 액체, 특히 수성 액체 중에 가용성이거나 붕해되고, 이러한 액체와 접촉시 거품 또는 포말을 형성하는 임의의 분말을 의미한다.
용어 "탄수화물 무함유" 또는 "탄수화물이 없는"은 거품형성 조성물의 배합시 임의의 상당한 양의 탄수화물을 함유하는 물질을 최대 실질적인 수준으로 고의로 의도적으로 피하는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 탄수화물 무함유 거품형성 조성물은 탄수화물을 거의 또는 전혀 함유하지 않으며, 실질적으로 1％ 미만, 전형적으로 약 0.5％ 미만의 탄수화물을 함유한다. 본 발명의 바람직한 탄수화물 무함유 조성물에는 탄수화물이 없다. 본 실시예에 개시된 가수분해된 젤라틴 거품형성 조성물에는 탄수화물이 없다.
달리 언급이 없으면, 중량％는 최종 분말화된 거품형성 조성물의 중량을 기준으로 한다.
용어 "유화제"는 본 발명의 분말의 최종 용도와 상용가능한 오일 또는 기체 유화 성질을 갖고, 유화 성질을 갖고, 단백질이 아닌 임의의 표면 활성 화합물을 의미한다.
탄수화물 무함유 단백질 거품형성 조성물을 기준으로 사용된 용어 "본질적으로 100％ 단백질"은 조성물이 본질적으로 모두 단백질이며, 오직 미량의 비단백질 구성성분이 건조 중량 기준으로 1％ 미만인 것을 의미한다. 거품형성 조성물은 0-15％, 전형적으로 1-10％, 더욱 전형적으로 2-5％의 수분 함량 및 0-0.5, 전형적으로 0.05-0.4, 더욱 전형적으로 0.1-0.3의 물 활성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 거품형성 조성물의 장점은 인스턴트 카푸치노 믹스 또는 다른 생성물을 제제화하는 데 사용된 경우, 적합한 액체와 접촉시 바람직한 색상, 미감, 밀도, 식감 및 안정성을 제공하는 거품의 양이 형성된다는 것이다. 이는 탄수화물을 함유하지 않기 때문에, 단백질/탄수화물 혼합물과 연관된 유해한 부작용, 예를 들면 메일라드 반응 및/또는 단백질과 다른 치환체 사이의 반응은 일어나지 않거나 적어도 감소한다.
분무 건조 또는 압출 동안 기포 형성 및 내부 공극 생성을 개선하기 위해 하나 이상의 계면활성제를 사용하여 본 발명의 거품형성 성분 조성물을 제제화하는 것은 임의적이다. 적합한 계면활성제를 적합한 양으로 사용함으로써 기체를 포획하는 데 이용가능한 내부 공극의 상대적 크기, 수 및 부피에 영향을 미칠 수 있다. 대부분의 식품 단백질은 천연적으로 표면 활성을 갖기 때문에, 단백질을 함유하는 적합한 탄수화물 무함유 조성물을 계면활성제를 사용할 필요 없이 적합한 내부 공극 부피를 사용하여 제조할 수 있다. 계면활성제는 폴리소르베이트, 슈크로오스 에스테르, 스테아로일 락틸레이트, 모노/디-글리세리드, 모노/디-글리세리드의 디아세틸 타르타르산 에스테르 및 인지질과 같이 식품용으로 승인된(food-approved) 유화제를 포함한다.
하나 이상의 완충제를 사용한 본 발명의 단백질 기재 탄수화물 무함유 거품형성 조성물의 제제를 사용하여 분무 건조 및 액체 중 재구성을 용이하게 할 수 있다. 본 발명에 사용되는 바람직한 완충제는 유기산 또는 무기산의 염이다. 완충제는 거품형성 조성물 중 단백질의 완충 용량을 증가시켜 산성 음료와 같은 특정한 제품 분야에서 응집 또는 변성에 대한 저항성을 개선한다. 가장 바람직한 완충제는 유기산의 나트륨 및 칼륨염이다. 적합한 완충제는 시트르산, 말산, 푸마르산 및 인산의 나트륨, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘염을 포함하며 이에 한정되지 않는다.
가압된 기체를 포획하여 본 발명의 거품형성 조성물을 제조하는 데 사용되는 분말은 외부 기체압을 받기 전 0.1-0.7 g/cc, 전형적으로 0.2-0.6 g/cc 범위의 벌크 밀도 및 탭 밀도(tap density), 0.3-1.6 g/cc, 전형적으로 0.4-1.5 g/cc 범위의 골격 밀도(skeletal density), 1.2-1.6 g/cc의 진 밀도(true density), 및 5-80％, 전형적으로 10-75％ 범위의 내부 공극 부피를 갖는다. 일반적으로, 비교적 큰 내부 공극 부피를 갖는 분말이 기체를 포획하는 용량이 크기 때문에 바람직하다. 내부 공극 부피는 적합하게는 약 10％ 이상, 바람직하게는 약 30％ 이상, 더욱 바람직하게는 약 50％ 이상이다. 분말은 30-150℃, 전형적으로 40-125℃, 더욱 전형적으로 50-100℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 분말은 0-15％, 전형적으로 1-10％, 더욱 전형적으로 2-5％의 수분 함량 및 0-0.5, 전형적으로 0.05-0.4, 더욱 전형적으로 0.1-0.3의 물 활성을 갖는다.
벌크 밀도(g/cc)는 깔대기를 통해 눈금 실린더에 붓는 경우 주어진 중량(g)의 물질이 차지하는 부피(cc)를 측정함으로써 결정된다. 탭 밀도(g/cc)는 분말을 눈금 실린더에 붓고, 분말이 그의 최저 부피로 정착할 때까지 실린더를 진동시키고, 부피를 기록하고, 분말의 중량을 재고, 그 중량을 부피로 나눔으로써 결정된다. 골격 밀도(g/cc)는 헬륨 진밀도 측정기(helium pycnometer)(마이크로메리틱스 아큐피크(Micromeritics AccuPyc) 1330)를 사용하여 중량을 잰 양의 분말의 부피를 측정하고, 그 중량을 부피로 나눔으로써 결정된다. 골격 밀도는 대기에 대해 밀봉된 입자 중에 존재하는 임의의 공극의 부피를 포함하고, 입자 간 간질성 부피 및 대기에 개방된 입자 중에 존재하는 임의의 공극의 부피는 제외하는 밀도의 측정값이다. 또한, 본 명세서에서 내부 공극으로 지칭되는 밀봉된 공극의 부피는 모르타르 및 막자로 분쇄하여 대기에 대한 모든 내부 공극을 제거하거나 개방한 후 분말의 골격 밀도를 측정한 것으로부터 유도된다. 본 명세서에서 진 밀도(g/cc)로 지칭되는 이러한 유형의 골격 밀도는 분말을 포함하는 오직 고체 물질만의 실제 밀도이다. 분말을 포함하는 입자에 함유된 밀봉된 내부 공극의 부피％인 내부 공극 부피(％)는 상호적 골격 밀도(cc/g)에서 상호적 진 밀도(cc/g)를 차감한 다음, 그 차이에 골격 밀도(g/cc) 및 100％을 곱함으로써 결정된다.
유리 전이 온도는 분말 조성물의 강성 유리 상태에서 연화된 고무 상태로의 변환에 의해 특성화되는 2차 상 변화를 표시한다. 일반적으로, 기체 용해도 및 확산 속도는 유리 전이 온도 이상의 물질에서 더 높다. 유리 전이 온도는 화학적 조성물 및 수분량에 따라 좌우되며, 일반적으로, 저 평균 분자량 및/또는 고 수분일수록 유리 전이 온도가 낮다. 당업자에게 공지된 임의의 적합한 방법을 사용하여 분말의 수분 함량을 간단히 낮추거나 높임으로써 유리 전이 온도를 의도적으로 높이거나 낮출 수 있다. 유리 전이 온도는 정립된 시차 주사 열량계 또는 열 기계 분석(Thermal Mechanical Analysis) 기술을 사용하여 측정할 수 있다.
포획된 가압된 기체를 함유하는 본 발명의 신규한 거품형성 조성물은 압력 하에서 임의의 적합한 압력 용기 중에서 적합한 입자 구조체를 갖는 탄수화물 무함유 분말을 가열하고, 압력의 신속한 해제 또는 감압 전 용기의 냉각에 의해 분말을 냉각시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직한 방법은 압력 용기에 분말을 밀봉하고, 압축 기체로 가압한 다음, 예열된 오븐 또는 배쓰에 위치시키거나 또는 내부 코일 또는 외부 자켓을 통해 전류 또는 고온 유체를 순환시킴으로써 압력 용기를 가열하여 가압된 기체로 입자 중 내부 공극을 충전시키기 유효한 시간 동안 분말의 온도를 유리 전이 온도 초과의 온도로 높인 다음, 배쓰에 위치시키거나 냉 유체의 순환에 의해 분말을 함유하는 여전히 가압된 용기를 거의 실온으로 냉각시킨 다음, 압력을 해제시키고, 용기를 개방하여 거품형성 조성물을 회수하는 것이다. 거품형성 조성물은 임의의 적합한 수단을 사용하여 배치식으로 또는 연속적으로 생산될 수 있다. 대기압 기체를 함유하는 본 발명의 신규한 거품형성 조성물은 분말의 유리 전이 온도 아래에서 가열을 수행하는 것을 제외하고 동일한 방식으로 생산될 수 있다.
일반적으로, 분말을 1-300분, 바람직하게는 5-200분, 더욱 바람직하게는 10-150분 동안 20-200℃, 바람직하게는 40-175℃, 더욱 바람직하게는 60-150℃의 온도에서 가열한다. 압력 용기 내의 압력은 20-3000 psi, 바람직하게는 100-2000 psi, 더욱 바람직하게는 300-1500 psi 범위이다. 질소 기체를 사용하는 것이 바람직하며, 공기, 이산화탄소, 아산화질소 또는 이들의 혼합물을 비롯한 임의의 다른 식품 등급 기체를 사용하여 용기를 가압할 수 있다. 일반적으로, 분말 기체 함량 및 거품형성 용량은 가공 압력에 따라 상승한다. 가열은 압력 용기에 전달되는 초기 압력을 현저히 상승시킬 수 있다. 초기 압력을 켈빈 단위의 온도를 사용하여 가열 온도 대 초기 온도 비와 곱함으로써 가열 동안 압력 용기 내에서 도달하는 최대 압력을 추정할 수 있다. 예를 들면, 25℃(298 K)에서 용기를 1000 psi로 가압한 다음, 120℃(393 K)로 가열하면 압력 용기 내 압력을 대략 1300 psi로 증가시킨다.
Tg 이상의 온도에서, 입자 기체 함량 및 거품형성 용량은 최대에 도달할 때까지 가공 시간에 따라 증가한다. 일반적으로, 기화 속도는 압력 및 온도에 따라 증가하며, 비교적 고압 및/또는 고온을 사용하여 가공 시간을 단축할 수 있다. 그러나, 유효한 가공에 필요한 수준을 크게 넘게 온도를 높이면 분말이 붕괴할 수 있다. 전형적으로, 기화가 더욱 바람직한 조건 하에서 수행되는 경우 분말의 입도 분포는 크게 변하지 않는다. 그러나, 기화가 과도하게 높은 온도 및/또는 긴 가공 시간과 같은 덜 바람직한 조건에서 수행되는 경우, 상당한 입자 응집 또는 케이킹이 발생할 수 있다. 가열 동안 연화된 기체 투과성 고체 물질 중에 용해된 기체는 압력 평형에 도달하거나 분말이 Tg 미만으로 냉각될 때까지 내부 공극으로 확산되는 것으로 생각된다. 따라서, 냉각된 입자는 내부 공극에 포획된 가압된 기체 및 고체 물질 중에 용해된 기체 양쪽 모두를 보유할 것으로 예상된다.
분말을 Tg 이상의 온도에서 가압하는 경우, 가압된 기체를 보유하기에 너무 약한 입자 구조체로 된 국부 영역의 파열로 인해 일부 입자가 감압 후 잠시 동안 큰 부서지는 소리를 내면서 폭발하는 것이 통상적이다. 반대로, 분말이 Tg 미만으로 가압되고, 감압되는 경우, 입자의 폭발은 흔치 않고, 폭발하는 경우에도 적은 소음 및 적은 힘이 발생한다. 그러나, 이 입자들은 감압 후 잠시 동안 약한 펑 소리를 내는 것이 통상적이다. Tg 미만으로의 가압에 의해 분말 외관 및 벌크 밀도는 전형적으로 크게 변하지 않지만, 골격 밀도 및 내부 공극 부피는 전형적으로 크게 변한다.
거품형성 조성물은 Tg 미만에서 수분 침입에 대해 적합한 보호를 하며 저장하는 경우, 우수한 안정성으로 가압된 기체를 보유한다. 일반적으로, 실온에서 밀폐된 용기에서 저장한 거품형성 조성물은 여러 달 후에 잘 기능한다. Tg 미만에서 가압된 분말은 장기간 가압된 기체를 보유하지 않는다. 그러나, 놀랍게도 본 발명자들은 Tg 미만에서 가압된 분무 건조된 분말이 전형적으로 심지어 가압된 기체를 상실한 후에도 미가압된 분말보다 상당히 많은 포말을 생산한다는 것을 발견하였다. 거품형성 용량의 이러한 유익한 증가는 건조 동안 입자로부터 물이 증발됨으로써 형성된 이미 빈 내부 공극으로 대기압 기체가 침투함으로써 일어나는 것으로 생각된다. 본 발명자들은 분무 건조된 거품형성 조성물의 거품형성 용량을 증가시키는 이러한 신규한 방법이 우수한 결과로 실온에서 수행될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 실시양태에 따라 제조된 거품형성 조성물은 0.1-0.7 g/cc, 전형적으로 0.2-0.6 g/cc 범위의 벌크 밀도 및 탭 밀도, 0.3-1.6 g/cc, 전형적으로 0.5-1.5 g/cc, 더욱 전형적으로 0.7-1.4 g/cc 범위의 골격 밀도, 1.2-1.6 g/cc 범위의 진 밀도, 2-80％, 전형적으로 10-70％, 더욱 전형적으로 20-60％ 범위의 내부 공극 부피를 갖고, 20-3000 psi, 전형적으로 100-2000 psi, 더욱 전형적으로 300-1500 psi 범위의 가압된 기체를 함유한다. 기준점으로서, 대기압은 해수면에서 약 15 psi이다. 임의의 온도에서의 압력 처리는 전형적으로 골격 밀도를 증가시키고, 내부 공극 부피는 감소시킨다. 벌크 밀도는 전형적으로 Tg 미만의 압력 처리에 의해서는 크게 변하지 않지만, Tg 초과의 압력 처리에 의해서는 전형적으로 증가한다. 벌크 밀도, 골격 밀도 및 내부 공극 부피의 변화는 분말 조성, 및 처리 시간, 온도 및 압력을 비롯한 가공 조건에 의해 총괄적으로 결정된다. 일반적으로, 포획된 가압된 기체를 함유하는 분말화된 거품형성 조성물은 약 1 내지 5000 ㎛, 전형적으로 약 5 내지 2000 ㎛, 더욱 전형적으로 약 10 내지 1000 ㎛의 입도를 갖는다.
이러한 신규한 거품형성 조성물을 가용성 음료 믹스, 특히 인스턴트 커피 및 카푸치노 믹스에 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 이들은 액체로 재수화되는 임의의 인스턴트 식품에도 사용할 수 있다. 비록 이러한 거품형성 조성물이 전형적으로 찬 액체에 잘 용해되어 포말을 생성하지만, 일반적으로 용해 및 거품형성 용량은 고온 액체 중에서의 재구성에 의해 개선된다. 적용분야는 인스턴트 음료, 디저트, 치즈 분말, 시리얼, 수프, 토핑 분말 및 다른 제품을 포함한다.
하기 실시예는 보다 나은 본 발명의 이해를 제공하기 위한 것이며, 이의 범위 또는 폭을 제한하려는 것이 아니다.
실시예 1: 기체 주입없이 수용액을 분무 건조시킴으로써 제조된, 상업용 탄수화물 무함유(0.0％ 탄수화물) 가수분해 젤라틴 분말을 얻었다. 99.2％ 건량 기 준 단백질 분말은 연한 황색이고, 벌크 밀도 0.45 g/cc, 탭 밀도 0.54 g/cc, 골격 밀도 1.15 g/cc, 내부 공극 부피 18％, 진 밀도 1.41 g/cc, Tg 70℃, 및 수분 함량 약 6％였다. 약 1부 분말 대 1부 가용성 커피 대 2부 설탕 대 3부 거품형성 크리머의 중량비를 사용하여 분말을 인스턴트 카푸치노 믹스에 첨가하였다. 88℃의 130 ml를 사용하여 65 mm 내경을 갖는 250 ml 비이커 중에서 약 13 g의 카푸치노 믹스를 재구성하여 음료의 표면을 약 14 mm의 높이로 완전히 덮은 소정의 양의 포말을 생성하였다.
6 g의 탄수화물 무함유 분말을 25℃에서 질소 기체로 1000 psi에서 5분 동안 스테인레스강 압력 용기(75 cc 용량 기체-분취 실린더; 휘티 코퍼레이션(Whitey Corporation)에 의해 제조됨; 본 명세서의 모든 실시예에 사용)에서 가압한 다음, 감압하였다. 미처리 분말을 카푸치노 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 처리로 분말의 거품형성 용량이 약 150％ 증가하였다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의한 포말 부피 증분 및 재구성된 음료 믹스 포말 밀도에 대한 지식을 사용하여 각 분말에 의해 방출된 기체의 양(실온 및 압력에 대해 보정)을 추정하였다. 미처리 분말은 분말 1그램당 약 2 cc 기체를 방출하고, 처리된 분말은 분말 1그램당 약 5.5 cc 기체를 방출한 것으로 추정되었다. 분말은 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈다. 처리된 분말의 벌크 밀도는 변하지 않았지만, 골격 밀도는 1.24 g/cc로 증가하였고, 내부 공극 부피는 12％로 감소하였으며, 이는 가압 및/또는 감압의 힘이 입자 탈수 동안 형성된 이미 빈 내부 공극 부분을 대기에 개방 시켜 거품형성 용량을 증가시켰음을 시사한다. 이 가설은 심지어 1주 후에도 처리된 분말이 증가된 거품형성 용량을 보유한다는 사실에 의해 뒷받침된다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 15분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 많은 입자들은 감압 후 잠시 동안 폭발하였다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.54 g/cc, 골격 밀도 1.28 g/cc, 및 내부 공극 부피 9％였다. 미처리 분말을 카푸치노 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 2배 넘게 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 2 cc에서 약 5.5 cc로 증가시켰다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 30분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 많은 입자들은 감압 후 잠시 동안 폭발하였다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.54 g/cc, 골격 밀도 1.33 g/cc, 및 내부 공극 부피 6％였다. 미처리 분말을 카푸치노 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 4배 넘게 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 2 cc에서 약 9 cc로 증가시켰다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 60분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 대다수의 입자들은 감압 후 잠시 동안 폭발하였다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.52 g/cc, 골격 밀도 1.28 g/cc, 및 내부 공극 부피 9％였다. 미처리 분말을 카푸치노 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 6배 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 2 cc에서 약 12.5 cc로 증가시켰다. 모든 카푸치노 음료가 우수한 향미를 가졌다.
실시예 2: 기체 주입없이 수용액을 분무 건조시킴으로써 제조된, 상업용 탄수화물 무함유(약 0.1 ％ 잔여 락토오스) 가수분해 카세인산나트륨 분말을 얻었다. 94.5％ 건량 기준 단백질 분말은 연한 황색이고, 투명한 우유 같은 냄새 및 향미를 갖고, 벌크 밀도 0.27 g/cc, 탭 밀도 0.45 g/cc, 골격 밀도 1.28 g/cc, 내부 공극 부피 7％, 진 밀도 1.37 g/cc, Tg 69℃, 및 수분 함량 약 4％였다. 약 3부 분말 대 1부 가용성 커피 대 2부 설탕의 중량비를 사용하여 분말을 인스턴트 감미 커피 믹스에 사용시, 약 11 g의 믹스가 130 ml의 88℃ 물을 사용하여 65 mm 내경을 갖는 250 ml 비이커에서 재구성되는 경우 음료의 표면을 약 5 mm의 높이로 완전히 덮은 소정의 양의 포말을 생성하였다.
6 g의 탄수화물 무함유 분말을 25℃에서 질소 기체로 1000 psi에서 5분 동안 압력 용기에서 가압한 다음, 감압하였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 약 65％ 증가시켰다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의한 포말 부피 증분 및 재구성된 음료 믹스 포말 밀도에 대한 지식을 사용하여 각 분말에 의해 방출된 기체의 양(실온 및 압력에 대해 보정)을 추정하였다. 미처리 분말은 분말 1그램당 약 1.25 cc 기체를 방출하고, 처리된 분말은 분말 1그램당 약 2 cc 기체를 방출한 것으로 추정되었다. 분말은 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈다. 처리된 분말의 벌크 밀도 및 골격 밀도는 측정가능하게 변하지 않았으며, 증가된 거품형성 용량은 가압 및/또는 감압의 힘이 입자 탈수 동안 형성된 이미 빈 내부 공극 부분을 개방시켰음을 시사하였다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 15분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 가시적인 입자 폭발없이 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.43 g/cc, 골격 밀도 1.28 g/cc, 및 내부 공극 부피 7％였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 3배 넘게 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 1.25 cc에서 약 4.5 cc로 증가시켰다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 30분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 가시적인 입자 폭발없이 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.44 g/cc, 골격 밀도 1.30 g/cc, 및 내부 공극 부피 5％였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 8배 넘게 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 1.25 cc에서 약 10.5 cc로 증가시켰다.
탄수화물 무함유 분말의 또다른 6 g 샘플을 질소 기체로 1000 psi에서 가압하고, 120℃ 오븐에서 60분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 가시적인 입자 폭발없이 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 탭 밀도 0.43 g/cc, 골격 밀도 1.32 g/cc, 및 내부 공극 부피 4％였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 10배 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 1.25 cc에서 약 12.5 cc로 증가시켰다. 모든 감미된 커피 음료는 우수한 투명한 우유 같은 향미 및 냄새를 가졌다.
실시예 3: 실시예 1의 미처리 탄수화물 무함유 분말의 추가 5 g 샘플을 28 g의 스위스 미스(Swiss Miss; 등록상표) 고온 코코아 믹스와 혼합하였다. 65 mm 내경을 갖는 250 ml 비이커에서 믹스를 180 ml의 90℃ 물로 재구성하여 약 7 mm의 높이의 포말에 의해 완전히 덮인 약 60 mm의 높이의 고온 코코아 음료를 생성하였다. 미처리 분말을 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 분말로 된 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 동일한 방식으로 믹스를 재구성하여 약 16 mm의 높이의 포말에 의해 완전히 덮인 약 60 mm의 높이의 음료를 생성하였다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의해 생성된 포말은 크림 같은 식감 및 작은 기포 크기 를 가졌지만, 오직 처리된 분말을 함유하는 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 오직 약 5 mm 높이의 포말로 된 연속 층이 처리된 분말 또는 미처리 분말의 첨가 없이 고온 코코아 음료에서 생성되었다. 모든 고온 코코아 음료가 우수한 향미를 가졌다.
실시예 4: 실시예 1의 미처리 탄수화물 무함유 분말의 추가 5 g 샘플을 13 g의 립톤(Lipton; 등록상표) 컵-에이-수프(Cup-a-Soup; 등록상표)와 혼합하였다. 65 mm 내경을 갖는 250 ml 비이커에서 믹스를 180 ml의 90℃ 물로 재구성하여 약 5 mm 높이의 포말로 완전히 덮인 60 mm 높이의 고온 수프를 생성하였다. 미처리 분말을 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 분말로 된 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 동일한 방식으로 믹스를 재구성하여 약 15 mm 높이의 포말로 완전히 덮인 약 60 mm의 높이의 고온 수프를 생성하였다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의해 생성된 포말은 크림 같은 식감 및 작은 기포 크기를 가졌지만, 오직 처리된 분말을 함유하는 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 처리된 분말 또는 미처리 분말을 첨가하지 않은 고온 수프에서는 상당한 양의 포말이 생성되지 않았다. 모든 고온 수프가 우수한 향미를 가졌다.
실시예 5: 실시예 1의 미처리 탄수화물 무함유 분말의 추가 10 g 샘플을 17 g의 설탕-감미 체리향 쿨-에이드(Kool-Aid; 등록상표) 상표 청량 음료와 혼합하고, 72 mm 내경을 갖는 400 ml 비이커에서 240 ml 냉수를 사용하여 재구성하여 약 5 mm 높이의 백색 포말로 완전히 덮인 65 mm 높이의 찬 적색 음료를 생성하였다. 미처리 분말을 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 분말로 된 동일한 중량 의 또다른 샘플로 대체하였다. 이 믹스를 동일한 방식으로 재구성하여 약 13 mm 높이의 백색 포말로 완전히 덮인 약 65 mm 높이의 음료를 생성하였다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의해 생성된 포말은 크림 같은 식감 및 작은 기포 크기를 가졌지만, 오직 처리된 분말을 함유하는 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 처리된 분말 또는 미처리 분말을 첨가하지 않은 음료에서는 포말이 생성되지 않았다. 모든 향 음료는 우수한 향미를 가졌다.
실시예 6: 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 탄수화물 무함유 분말의 추가 5 g 샘플을 15 g 탈지유 분말 및 10 g 설탕과 혼합하였다. 믹스를 54 mm 내경을 갖는 150 ml 비이커에서 20 ml의 5℃ 물로 재구성하고, 숟가락으로 교반하여 용해시켰다. 진한, 크림 같은 휘핑성 탄산가스 식감을 갖는 찬 무지방 디저트 토핑을 약 35 mm 높이로 제조하였다. 처리된 분말을 실시예 1의 미처리 분말의 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 이 믹스를 동일한 방식으로 재구성하여 약 25 mm 높이의 단지 약간의 탄산가스 식감을 갖는 토핑을 생성하였다. 탈지유 분말 및 설탕의 혼합물만을 동일한 방식으로 재구성하여 약 20 mm 높이의 탄산가스 식감이 없는 매력없는 흐르는 토핑을 생성하였다. 요약하면, 미처리 분말은 토핑 제제에 약 25％ 부피 오버런을 제공하고 식감을 약간 개선하며, 처리된 분말은 토핑 제제에 약 75％ 부피 오버런을 제공하고, 식감을 크게 개선하였다. 모든 토핑이 우수한 향미를 가졌다.
실시예 7: 실시예 1의 미처리 탄수화물 무함유 분말의 추가 10 g 샘플을 10 g의 설탕 및 2 g의 가용성 커피 분말과 혼합하였다. 믹스를 72 mm 내경을 갖는 400 ml 비이커에서 240 ml의 찬 탈지유를 사용하여 재구성하여 약 8 mm 높이의 포말로 완전히 덮인 약 65 mm 높이의 찬 카푸치노 음료를 생성하였다. 미처리 분말을 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 분말로 된 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 동일한 방식으로 믹스를 재구성하여 약 24 mm 높이의 포말로 완전히 덮인 약 60 mm의 높이의 음료를 생성하였다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의해 생성된 포말은 카푸치노 음료에 전형적인 크림 같은 식감 및 작은 기포 크기를 가졌으나, 오직 처리된 분말을 함유하는 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 처리된 분말 또는 미처리 분말을 첨가하지 않은 찬 카푸치노 음료에서는 포말이 연속적으로 덮이지 않았다. 모든 카푸치노 음료가 우수한 향미를 가졌다.
실시예 8: 실시예 1의 미처리 탄수화물 무함유 분말의 추가 10 g 샘플을 크래프트(Kraft; 등록상표) 상표 이지 맥(Easy Mac; 등록상표) 마카로니 및 치즈 디너의 팩키지에 제공된 치즈 분말과 혼합하였다. 물을 그릇의 파스타에 첨가하고, 팩키지 지시에 따라 전자렌지에서 요리하였다. 파스타에 미처리 분말을 함유하는 치즈 분말 믹스를 첨가하여 포말성 식감을 갖는 치즈 소스를 생성하였다. 미처리 분말을 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 분말로 된 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 요리된 파스타에 이 믹스를 동일한 방식으로 첨가하여 매우 포말성 식감을 갖는 치즈 소스를 생성하였다. 처리된 분말을 함유하는 치즈 분말 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 처리된 분말 또는 미처리 분말을 첨가하지 않은 치즈 소스에서는 상당한 정도의 포말성 식감이 생성되지 않았다. 모든 치즈 소스가 우수한 향미를 가졌다.
실시예 9: 60분 동안 120℃에서 가압한 실시예 1의 처리된 탄수화물 무함유 분말의 추가 10 g 샘플을 28 g 퀘이커(Quaker) 인스턴트 오트밀과 혼합하였다. 믹스를 72 mm 내경을 갖는 400 ml 비이커에서 120 ml 90℃ 물로 재구성하고, 숟가락으로 교반하여 분말을 용해시켰다. 약 13 mm 높이의 진한 크림 같은 포말로 완전히 덮인 약 40 mm 높이의 고온 시리얼을 생성되었다. 포말을 용이하게 교반하여 시리얼에 넣어 풍부한, 크림 같은 탄산가스 식감을 생성하였다. 포말을 용이하게 교반하여 시리얼에 넣어 약간의 탄산가스 식감을 생성하였다. 처리된 분말을 실시예 1의 미처리 분말의 동일한 중량의 또다른 샘플로 대체하였다. 이 믹스를 동일한 방식으로 재구성하여 약 3 mm 높이의 포말로 완전히 덮인 약 40 mm 높이의 고온 시리얼을 생성하였다. 오직 인스턴트 오트밀만을 동일한 방식으로 재구성하여 포말을 갖지 않고 탄산가스 식감이 없는 약 40 mm 높이의 고온 시리얼을 생성하였다. 처리된 분말을 함유하는 오트밀 믹스만이 재구성시 부서지는 소리를 냈다. 모든 고온 인스턴트 시리얼이 우수한 향미를 가졌다.
비교예: 락토오스 및 33 DE 글루코오스 시럽 고형물(52％ 건량 기준) 탈지유 분말(47％ 건량 기준) 및 인산이나트륨(1％ 건량 기준)의 50％ 수용액을 질소 주입하고, 분무 건조시켜 탄수화물 및 단백질을 함유하는 분말을 생성하였다. 분말은 연한 황색이고, 투명한 우유 같은 냄새 및 향미를 갖고, 벌크 밀도 0.34 g/cc, 탭 밀도 0.40 g/cc, 골격 밀도 0.71 g/cc, 내부 공극 부피 52％, 진 밀도 1.49 g/cc, Tg 61℃ 및 수분 함량 약 3％였다. 실시예 2의 방법에 따른 인스턴트 감미 커피 믹 스 중에 분말을 사용하여, 약 11 g의 믹스를 130 ml의 88℃ 물을 사용하여 65 mm 내경을 갖는 250 ml 비이커에서 재구성한 경우, 음료의 표면을 약 10 mm 높이로 완전히 덮은 소정의 양의 포말을 생성하였다. 분말을 함유하는 감미된 커피 믹스는 투명한 우유 같은 향미를 가졌다.
탄수화물 및 단백질을 함유하는 6 g의 분말을 25℃에서 질소 기체로 1000 psi에서 5분 동안 압력 용기에서 가압한 다음, 감압하였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 약 160％ 증가시켰다. 처리된 분말 및 미처리 분말에 의한 포말 부피 증분 및 재구성된 음료 믹스 포말 밀도에 대한 지식을 사용하여 각 분말에 의해 방출된 기체의 양(실온 및 압력에 대해 보정)을 추정하였다. 미처리 분말은 분말 1그램당 약 3.5 cc 기체를 방출하고, 처리된 분말은 분말 1그램당 약 8.5 cc 기체를 방출한 것으로 추정되었다. 분말은 감압 후 잠깐 동안 약한 펑 소리를 냈으며, 이는 아마도 가압된 기체를 함유하기엔 너무 약한 확산-제한된 개방 공극을 둘러싼 벽이 터졌기 때문인 듯하다. 처리된 분말의 벌크 밀도는 변하지 않았지만, 골격 밀도는 0.75 g/cc로 증가하고, 내부 공극 부피는 50％로 감소하였으며, 이는 가압 및/또는 감압의 힘이 입자 탈수 동안 형성된 이미 빈 내부 공극 부분을 대기에 개방시켜 거품형성 용량을 증가시켰음을 시사한다. 이 가설은 심지어 1주 후에도 처리된 분말이 증가된 거품형성 용량을 보유한다는 사실에 의해 뒷받침된다.
탄수화물 및 단백질을 함유하는 분말의 또다른 6 g 샘플을 1000 psi에서 압력 용기에서 질소 기체로 가압하고, 120℃ 오븐에서 15분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 많은 입자들은 감압 후 잠시 동안 부서지는 소리를 내며 폭발하였다. 처리된 분말은 연한 황색이고, 요리된 심한 가공된 향미를 갖고, 탭 밀도 0.45 g/cc, 골격 밀도 0.98 g/cc, 및 내부 공극 부피 37％였다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 거의 6배 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 3.5 cc에서 약 20 cc로 증가시켰다. 처리된 분말을 함유하는 감미된 커피 믹스는 바람직하지 않은 요리된 심한 가공된 향미를 가졌다.
탄수화물 및 단백질을 함유하는 분말의 또다른 6 g 샘플을 1000 psi에서 압력 용기에서 질소 기체로 가압하고, 120℃ 오븐에서 30분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 상당히 많은 입자들이 감압 후 잠시 동안 폭발하였다. 처리된 분말은 어두운 황색, 캐러멜화된 냄새, 거슬리는 심한 가공된 향미, 탭 밀도 0.44 g/cc, 골격 밀도 0.94 g/cc, 및 내부 공극 부피 34％를 가졌다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 5배 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 3.5 cc에서 약 17.5 cc로 증가시켰다. 처리된 분말을 함유하는 감미된 커피 믹스는 바람직하지 않은 거슬리는 심한 가공된 향미를 가졌다.
탄수화물 및 단백질을 함유하는 분말의 또다른 6 g 샘플을 1000 psi에서 압력 용기에서 질소 기체로 가압하고, 120℃ 오븐에서 60분 동안 가열한 다음, 감압 전 거의 실온으로 냉각시켰다. 이 처리는 분말 중에서 가압된 기체를 포획하고, 훨씬 많은 대다수의 입자들이 감압 후 잠시 동안 부서지는 소리를 내며 폭발하였다. 처리된 분말은 갈색, 캐러멜화된 냄새, 거슬리는 심한 탄 향미, 탭 밀도 0.49 g/cc, 골격 밀도 0.98 g/cc, 및 내부 공극 부피 37％를 가졌다. 미처리 분말을 감미된 커피 믹스 중 동일한 중량의 처리된 분말로 대체한 결과, 이 처리는 분말의 거품형성 용량을 거의 4배 증가시키고, 방출되는 기체의 양을 분말 1그램당 기체 약 3.5 cc에서 약 13.5 cc로 증가시켰다. 처리된 분말을 함유하는 감미된 커피 믹스는 바람직하지 않은 거슬리는 심한 탄 향미를 가졌다.
비록 본 발명을 바람직한 실시양태를 참조로 상당히 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 기술사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명의 다수의 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 점이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (40)

  1. 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 가지며 건조 중량 기준으로 100%의 가수분해된 젤라틴 입자로 이루어지는 분말화된 가용성 조성물을 포함하며, 상기 가용성 조성물은 주위 조건에서 액체 중에 용해된 경우 조성물 1그램당 5 cc 이상의 기체를 방출하는 것인 거품형성 조성물.
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  11. 제1항에 있어서, 완충제를 추가로 포함하는 거품형성 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 완충제가 유기산 또는 무기산의 염인 거품형성 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 염이 나트륨염, 칼륨염, 마그네슘염, 칼슘염, 시트르산염, 푸마르산염, 말레산염, 인산염 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 거품형성 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 가용성 조성물이 분산된 지방(dispersed fat)을 추가로 포함하는 것인 거품형성 조성물.
  15. 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 가지며 건조 중량 기준으로 100%의 가수분해된 젤라틴 입자로 이루어지는 가용성 거품형성 입자를 포함하며, 상기 입자가 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열하기 전 또는 가열하는 동안 대기압을 초과하는 외부 기체압 하에 둔 다음, 가압된 기체를 내부 공극에 포획하기에 유효한 방식으로 외부 기체압을 해제시키기 전 또는 해제시키는 동안 상기 입자를 유리 전이 온도 미만의 온도로 냉각시킴으로써 형성된 것인, 주위 조건에서 액체 중에 용해된 경우 조성물 1그램당 5 cc 이상의 기체를 방출하는 거품형성 조성물.
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  20. 포획된 가압된 기체를 함유하는 다수의 내부 공극을 가지며 건조 중량 기준으로 100%의 가수분해된 젤라틴 입자로 이루어지는 가용성 거품형성 조성물을 포함하고, 상기 가용성 조성물은 주위 조건에서 액체 중에 용해된 경우 조성물 1그램당 5 cc 이상의 기체를 방출하는 것인, 가용성 소비성 식품.
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  22. 제20항에 있어서, 인스턴트 커피 믹스, 인스턴트 코코아 믹스 및 인스턴트 홍차 믹스로 이루어진 군으로부터 선택된 음료 믹스를 포함하는 가용성 소비성 식품.
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  27. 제22항에 있어서, 상기 인스턴트 커피 믹스가 인스턴트 카푸치노 믹스인 가용성 소비성 식품.
  28. 제20항에 있어서, 디저트 제품, 인스턴트 치즈 제품, 인스턴트 시리얼 제품, 인스턴트 수프 제품 및 인스턴트 토핑 제품으로 이루어진 군으로부터 선택된 인스턴트 식품을 포함하는 가용성 소비성 식품.
  29. 내부 공극을 가지며 건조 중량 기준으로 100%의 가수분해된 젤라틴으로 이루어지는 가용성 거품형성 입자를 가열하는 단계,
    상기 가용성 거품형성 입자에 대기압을 초과하는 외부 압력을 가하는 단계,
    상기 가용성 거품형성 입자를 냉각시키는 단계, 및
    외부 기체압을 해제시켜, 가압된 기체를 내부 공극에 잔류시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 가용성 조성물은 주위 조건에서 액체 중에 용해된 경우 조성물 1그램당 5 cc 이상의 기체를 방출하는 것인,
    거품형성 조성물의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 외부 압력을 가하는 단계가 입자를 가열하기 전에 수행되는 것인 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 외부 압력을 가하는 단계가 입자를 가열하는 동안 수행되는 것인 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 가용성 거품형성 입자를 가열하는 단계가 입자의 유리 전이 온도 이상의 온도에서 수행되는 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 냉각 단계가 외부 압력을 해제시키기 전에 수행되는 것인 방법.
  34. 제29항에 있어서, 상기 냉각 단계가 외부 압력을 해제시키기 전에 수행되는 것인 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 냉각 단계가 외부 기체압을 해제시키는 동안 수행되 는 것인 방법.
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  38. 제29항에 있어서, 젤라틴을 함유하는 수용액을 분무 건조시켜 가용성 거품형성 입자를 형성하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 분무 건조가 기체를 수용액에 주입하는 것을 포함하는 것인 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 분무 건조가 기체를 수용액에 주입하지 않고 수행되는 것인 방법.
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