KR100361183B1 - 식품 제형물 내에서 건조 형태의 셀룰로스 미세피브릴의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결정화도가 50 % 이하인 본질적으로 무정형인 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물의 식품 제제용 첨가제로서의 용도에 관한 것이며, 여기서, 상기 조합물의 함량은 식품 제제 총 중량에 대해 0 중량% 초과 20 중량% 미만이다.

Description

식품 제형물 내에서 건조 형태의 셀룰로스 미세피브릴의 용도 {USE OF CELLULOSE MICROFIBRILS IN DRY FORM IN FOOD FORMULATIONS}

본 발명은 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물과 조합된, 건조 형태의 셀룰로스 미세피브릴의 식품 제형물 내에서 첨가제로서의 용도에 관한 것이다.

미세피브릴성 셀룰로스는 예를 들면, 점도 및 안정성 면에 특성이 있는 매질을 제공하기 때문에 많은 분야, 예컨대 식품 분야에 공지 및 사용되고 있는 제품이다.

일반적으로, 셀룰로스 미세피브릴은 사실상, 피브릴화 조작을 수행하여 수득되는 형태인 분산액 형태로 사용한다.

따라서, 유럽 특허 EP 295 865 는 식품 제형물용 첨가제로서 유조직(柔組織) 셀을 함유하는 셀룰로스 미세피브릴 현탁액의 용도를 제안하고 있다. 이들 미세피브릴은 식물 펄프를 산성 또는 염기성 pH 에서 처리하는 제 1 단계, 및 이어서 고온에서 단기간 동안 가열처리하는 제 2 단계로 이루어진 방법을 수행함으로써 수득한다. 이와 같이 처리된 펄프는 이어서, 기계적 전단 작용에 의해 미세피브릴을 수득한 다음, 분리 및 선택적으로 블렌칭(blanching)한다. 상기 방법은 미세피브릴의 표면에 존재하는 헤미셀룰로스 및 펙틴을 전체적으로 제거하는 특성을 갖는다.

유럽 특허 출원 EP 726 356 은 그 중에서도, 그 표면이 카르복실산으로 충전된, 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴의 식품 제형물 내의 첨가제로서의 용도를 제안하고 있다.

물론, 여기서 미세피브릴의 장점이 의심되는 것은 아니나, 이들이 비교적 낮은 농도 (통상적으로 미세피브릴 10 건조중량% 미만) 의 분산액 형태로 사용된다는 사실이 저장성 (현탁액의 위치 및 안정성) 또는 심지어 그 용도 (미터링, metering) 에 관한 장점을 나타내는 것은 아니다.

또한, 미세피브릴은 특별한 주의 없이 건조될 수 있는 화합물이 아니다. 만약 상기 경우라면, 피브릴과 함께 결합하는 강한 수소 결합 때문에 건조 형태의 미세피브릴은 재분산될 수 없다.

따라서, 상기 미세피브릴은 첨가제 존재 하에 건조시키는 것이 관행이다. 그러나, 일반적으로 사용되는 양이 매우 많다. 이들 함량이 미세피브릴 중량에 대해 50 중량% 이상, 심지어 100 중량% 를 나타내는 것이 드문 일은 아니다.

이는 첨가된 첨가제와 상이한 특정 레올로지(rheological) 특성을 갖는 셀룰로스 미세피브릴에 대해 특히 불리할 수 있다. 그 이유는 상기 양으로 도입된 첨가제가 특정의 방식으로 미세피브릴의 레올로지 구배를 차폐시키기 때문이다.

관찰할 수 있는 바와 같이, 쉽게 재분산될 수 있는 건조형태의 셀룰로스 미세피브릴로부터 수득된 식품 제형물은 어떤 것도 현재로서는 이용가능하지 않다.

따라서, 본 발명의 주제는 50 % 이하의 결정화도를 갖는 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물의 식품 제형물용 첨가제로서의 용도이며, 상기 조합물의 함량은 식품 제형물 총 중량에 대해 0 중량% 초과 및 20 중량% 미만이다.

본 발명에 따라 사용된 건조 형태로 조합된 셀룰로스 미세피브릴은 무엇보다도 쉽게 재분산가능함이 관찰되었다. 용어 '쉽게' 는 울트라-투락스 (Ultra-Turrax) 형 기계를 사용하여 생성되는 것과 같은 고 전단 수단의 사용을 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다.

또한, 건조 형태의 조합 미세피브릴은 일단 재분산되면, 그 초기 점도의 50 % 이상을 재수득한다.

또한, 건조된 조합 미세피브릴이 매우 우수한 조직화 특성(texturizing properties)을 가짐, 즉 이들이 도입된 제형물 내에서 안정화제 및 증점제로서의 두가지 기능을 가짐을 발견하였다.

건조된 조합 셀룰로스 미세피브릴은 또한 감소된 지방 제형물 제조용 지방을 적어도 부분적으로 정당하게 대체할 수 있다.

건조된 조합 셀룰로스 미세피브릴의 관능 특성은 이들이 대체하는 구성성분과 유사한 유성 및 점성을 제형물에 부여하는 것임이 주목되어야 한다.

유사하게, 건조된 조합 셀룰로스 미세피브릴은 주목할만한 넘쳐흐름 (overrun) 특성을 갖는다. 즉, 조합된 미세피브릴의 혼입은 매우 큰 안정성 및 기포탄성 특성을 넘쳐흐름 제형물에 부여한다.

유사하게, 건조된 조합 미세피브릴은 하나 이상의 구성성분을 대체하여, 제형물의 사용을 단순화하는 장점을 갖는다.

또한, 건조된 조합 미세피브릴의 양은 이들이 대체하는 첨가제(들)에 비해 낮다.

건조된 조합 미세피브릴은 건강에 상당히 이로운 통상 소 유래의 동물성 젤라틴에 대한 대체물로서 사용할 수 있음이 주목되어야 한다.

본 발명의 기타 장점 및 특성은 하기 상세한 설명 및 실시예를 통해서 보다 명백히 나타날 것이다.

이미 지시한 바와 같이, 본 발명의 주제는 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물의 식품 제형물용 첨가제로서의 용도이다.

표현 '본질적으로 무정형' 은 결정화도가 50 % 이하인 미세피브릴을 의미한다. 본 발명의 하나의 특정 변형에 따르면, 결정화도는 15 내지 50 % 이다. 바람직하게는, 결정화도는 50 % 미만이다.

본 발명에 따른 제형물의 조성의 일부를 형성하는 셀룰로스 미세피브릴은 바람직하게는 약 80 % 이상의 1차 벽으로 이루어진 셀로부터 수득한다. 상기 특성은 유조직 셀 기재 셀룰로스에 존재한다. 예를 들면, 감귤류 과일, 예컨대 레몬 및 자몽, 특히 사탕 무우가 상기 셀을 함유하는 식물이다.

바람직하게는 1차 벽의 양은 85 중량% 이상이다. 더욱 특히, 사탕 무우 펄프로부터 유도된 셀룰로스가 사용된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 미세피브릴은 카르복실산 및 산성 폴리사카라이드의 단독으로 또는 혼합물로 표면 충전한다.

용어 '카르복실산' 은 단순한 카르복실산 뿐만 아니라 그의 염을 의미한다. 이들 산은 바람직하게는, 우론산 또는 그의 염으로부터 선택된다. 더욱 특히, 상기 우론산은 갈락투론산, 글루쿠론산 또는 그의 염이다.

산성 폴리사카라이드로서, 펙틴, 더욱 특히 폴리갈락투론산을 들 수 있다. 이들 산성 폴리사카라이드는 헤미셀룰로스와의 혼합물로서 존재할 수 있다.

본 발명의 매우 유리한 하나의 구현예는 그 표면이 적어도 갈락투론산 및/또는 폴리갈락투론산으로 충전된 미세피브릴로 이루어진다.

상기 미세피브릴과 산 및 폴리사카라이드 간의 단순한 혼합물이 아니라, 엄밀히 이들 두 가지 화합물간의 조합물임을 주목해야 한다. 그 이유는 미세피브릴을 제조하기 위한 방법이 산과 폴리사카라이드가 섬유로부터 완전히 분리되는 것이 아니라, 대신, 그 표면에 여전히 잔류하여 매우 독특한 특성을 부여하기 때문이다. 따라서, 이들 산 및/또는 폴리사카라이드가 이후 이들이 첨가되기 위한, 그 제조 동안 미세피브릴로부터 완전히 분리된다면 동일한 특성이 수득될 수 없음이 관찰되었다.

또한, 셀룰로스 미세피브릴은 약 2 내지 약 10 ㎚ 의 횡단면을 갖는다. 더욱 구체적으로, 미세피브릴 횡단면은 약 2 내지 약 4 ㎚ 이다.

식품 제형물의 조성의 일부를 형성하는 특정 미세피브릴은 이제 기술될 매우 독특한 제조방법의 사용으로 인해 상기와 같은 특성을 갖는다.

이 방법은 그 중에서도 특허 출원 EP 726,356 에 기재되어 있으며, 부가 상세한 설명을 위해 참고로 할 수 있다.

우선, 이 방법은 더욱 특히 당 분야에 공지된 방법에 따라 설탕 추출의 예비 단계를 수행한 사탕 무우 펄프로 수행한다.

본 방법은 하기 단계를 포함한다:

(a) 펄프의 제 1 산성 또는 염기성 추출 후 제 1 고형 잔여물을 회수하고,

(b) 선택적으로, 알칼리 조건 하에서 제 1 고형 잔여물의 제 2 추출을 수행한 후, 제 2 고형 잔여물을 회수하고,

(c) 제 1 또는 제 2 고형 잔여물을 세척하고,

(d) 선택적으로, 세척한 잔여물을 블리칭하고,

(e) 2 내지 10 중량% 의 고형물 함량을 수득하기 위해, 단계 (d) 후에 수득한 제 3 고형 잔여물을 희석하고,

(f) 상기 희석 현탁액을 균질화한다.

단계 (a) 에서, 용어 "펄프" 는 사료로 저장된 또는 부분적으로 탈펙틴화된 습성의 탈수 펄프를 의미한다.

추출 단계 (a) 는 산성 매질 또는 염기성 매질에서 수행할 수 있다.

산성 추출을 위해, 펄프는 몇 분간 수용액에 현탁시켜 1 내지 3, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 의 pH 에서 산성화된 현탁액을 균질화시킨다.

상기 조작은 염산 또는 황산과 같은 진한 산 수용액으로 수행할 수 있다.

상기 단계는, 펄프에 존재할 수 있으며, 높은 마모성으로 인하여 균질화 단계에서 어려움을 유발할 수 있는 칼슘 옥살레이트 결정을 제거하는데 유리할 수 있다.

염기성 추출을 위해, 펄프는 예를 들면, 수산화나트륨 또는 수산화 칼륨과같은 염기의 9 중량% 미만, 더욱 특히 6 중량% 미만의 농도를 갖는 알칼리 용액에 첨가한다. 바람직하게는 염기의 농도는 1 내지 2 중량% 이다.

수용성 산화방지제, 예컨대 나트륨 술파이트 Na₂SO₃의 소량을 셀룰로스의 산화반응을 제한하기 위해 첨가할 수 있다.

단계 (a) 는 일반적으로 약 60 내지 100 ℃, 바람직하게는 약 70 내지 95 ℃ 의 온도에서 수행한다.

단계 (a) 기간은 약 1 시간 내지 약 4 시간이다.

단계 (a) 동안, 셀룰로스의 분자량은 유지하면서, 부분적 가수분해가 펙틴 및 헤미셀룰로스 대부분의 방출 및 가용화와 함께 발생한다.

고형 잔여물은 공지된 방법을 수행함으로써 단계 (a) 로부터 수득한 현탁액으로부터 회수한다. 따라서, 원심분리, 진공 또는 가압하에 필터 게이즈 또는 필터 압착기를 사용한 여과, 또는 예를 들면, 증발에 의해 고형 잔여물을 분리할 수 있다.

수득한 제 1 고형 잔여물은 선택적으로 알칼리 조건 하에서 제 2 추출 단계를 수행할 수 있다.

제 2 추출 단계는 제 1 단계가 산성 조건 하에 수행되는 경우 수행한다. 제 1 추출이 알칼리 조건 하에 수행되면, 제 2 단계는 단지 선택적이다.

상기 방법에 따라, 상기 제 2 추출은 바람직하게는 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로부터 선택된 약 9 중량% 미만, 바람직하게는 약 1 내지 약 6 중량% 농도의염기로 수행한다.

알칼리 추출 단계 기간은 약 1 내지 약 4 시간이다. 약 2 시간이 바람직하다.

제 2 추출을 수행하는 경우, 그 후에, 제 2 고형 잔여물을 회수한다.

단계 (c) 에서, 단계 (a) 또는 (b) 로부터 유도한 잔여물은 셀룰로스성 물질의 잔여물을 회수하기 위해 물로 완전히 세척한다.

단계 (c) 로부터의 셀룰로스성 물질은 이어서 단계 (d) 에서, 표준 방법에 따라 선택적으로 블리칭한다. 예를 들면, 처리한 고형물에 대해 5 내지 20 % 비율로 아염소산나트륨, 차아염소산나트륨 또는 과산화수소로 처리를 수행할 수 있다.

약 18 ℃ 내지 80 ℃, 바람직하게는 약 50 내지 70 ℃ 의 온도에서, 상이한 농도의 블리칭제를 사용할 수 있다.

상기 단계 (d) 의 기간은 약 1 내지 약 4 시간, 바람직하게는 약 1 내지 약 2 시간이다.

85 내지 약 95 중량% 의 셀룰로스를 함유하는 셀룰로스성 물질을 이와 같이 수득한다.

상기 블리칭 단계 후에, 바람직하게는 셀룰로스는 물로 완전히 세척할 수 있다.

선택적으로 블리칭한 생성 현탁액은 이어서 물로 2 내지 10 % 고형물의 비율로 재희석하고, 균질화 단계를 수행한다.

균질화 단계는 혼합 또는 블렌딩 조작, 또는 고 기계적 전단 조작, 이어서, 작은 구경의 구멍을 통한 셀 현탁액의 1 회 이상 통과, 현탁액의 20 MPa 이상의 압력 강하, 고속 전단 작용, 이어서 고속 감속 충돌에 상응한다.

혼합 또는 블렌딩은 예를 들면, 4-날 추진기 또는 팬 밀 혼합기가 장치된 웨어링 블렌더 (Waring Blendor), 또는 콜로이드 밀과 같은 기타 임의의 블렌더와 같은 기계 내에서, 수 분 내지 약 1 시간 동안 혼합기 또는 블렌더에 통과시킴으로써 수행한다.

실질적인 균질화는 균질화기, 예컨대 만톤 가울린 (Manton Gaulin) 내에서 수행하는 것이 유리하며, 여기서 현탁액은 좁은 통로 및 충돌 고리에 대항하여 고속 및 압력으로 전단 작용을 받는다. 또한, 매우 고압을 생성하는 압축 공기 모터, 균질화 조작(신장 전단력, 충돌 및 캐비테이션)이 발생하는 상호작용실, 및 분산액을 탈압화하는 저압실로 주요 구성된 균질화기인 마이크로 유동화기를 언급할 수 있다.

현탁액은 40 내지 120 ℃, 바람직하게는 85 내지 95 ℃ 의 온도로 예열 후 균질화기에 도입하는 것이 바람직하다.

균질화 조작 온도는 95 내지 120 ℃, 바람직하게는 100 ℃ 초과이다.

균질화기 내의 현탁액은 20 내지 100 MPa, 바람직하게는 50 MPa 초과의 압력을 받는다.

셀룰로스성 현탁액의 균질화는 안정한 현탁액이 수득될 때까지, 1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 5 의 범위일 수 있는 수로 통과시킴으로써 수득한다.

균질화 조작은 유리하게는 높은 기계적 전단 조작에 의해, 예를 들면, 실버슨(Sylverson) 울트라-투락스(Ultra-Turrax)와 같은 기계 내에서 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 셀룰로스성 미세피브릴은 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물과 조합한다.

더욱 구체적으로, 폴리히드록실화 화합물은 탄수화물 및 그의 유도체, 및 폴리올로부터 선택한다.

탄수화물로서, 선형 또는 시클릭 C₃-C₆, 바람직하게는 C₅또는 C₆모노사카라이드, 올리고사카라이드, 폴리사카라이드 및 그의 지방 유도체, 예컨대 수크로에스테르 또는 지방산 수크로에스테르, 탄수화물 알콜 및 그의 혼합물을 들 수 있다.

적절한 모노사카라이드의 비제한적인 예로서, 프룩토스, 만노스, 갈락토스, 글루코스, 탈로스, 굴로스, 알로스, 알트로스, 이도스, 아라비노스, 자일로스, 라익소스 및 리보스를 들 수 있다.

언급할 수 있는 올리고사카라이드는 이 중 특히 수크로스, 말토스 및 락토스이다.

폴리사카라이드는 동물성, 식물성 또는 세균성 유래일 수 있다.

또한, 음이온성 또는 비이온성 형태로 사용할 수 있다.

잔탄검, 숙시노글리칸, 카라기난 및 알기네이트가 음이온성 폴리사카라이드의 대표적인 성분이다.

비이온성 폴리사카라이드로서, 특히 갈락토만난, 예컨대 구아검, 카로브검,전분 및 그의 비이온성 유도체, 및 비이온성 셀룰로스 유도체를 들 수 있다.

탄수화물로서, 지방산 수크로에스테르, 지방산 에스테르, 탄수화물 알콜, 예컨대 소르비톨 또는 만니톨; 탄수화물산, 예컨대 글루콘산, 갈락투론산 또는 글루쿠론산과 같은 우론산, 및 이들의 염, 및 탄수화물 에테르, 예컨대 카르복시메틸 셀룰로스를 들 수 있다.

폴리올로서, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 및/또는 폴리비닐 알콜을 식품 제형물에 사용할 수 있다.

상기 화합물들이 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있음을 주목해야 한다.

특히 유리한 첫번째 변형에 따르면, 폴리히드록실화 화합물은 적어도 카르복시메틸 셀룰로스이다.

셀룰로스는 글루코오스 단량체 단위로 이루어진 중합체이다. 카르복실기는 공지된 방법 그 자체, 즉 셀룰로스와 클로로아세트산을 반응시킴으로써 도입한다.

치환도는 글루코스 단위 당 카르복시메틸기의 수에 상응한다. 최대 이론적 치환도는 3 이다.

치환도가 0.95 초과인지, 또는 상기 값 이하인지에 따라, 카르복시메틸 셀룰로스가 각각 높은 또는 낮은 치환도를 갖는 것으로 명시된다.

두번째 변형에 따르면, 폴리히드록실화 화합물은 비이온성 및 음이온성 모노사카라이드, 올리고사카라이드 및 폴리사카라이드, 및 이들의 유도체, 및 탄수화물유도체, 예컨대 탄수화물 알콜, 산 및 에테르로부터 선택된 하나 이상의 화합물과 카르복시메틸 셀룰로스의 조합물이다.

특히, 카르복시메틸 셀룰로스는 잔탄검, 소르비톨, 수크로스의 하나 이상과 조합하여 사용한다.

폴리히드록실화 화합물의 총 함량은 미세피브릴 및 상기 폴리히드록실화 화합물에 대해 5 중량% 이상이며, 50 중량% 이하이다.

바람직하게는 상기 함량은 동일 기준에 대해 5 내지 30 중량% 이다. 완전히 유리한 방법으로, 상기 함량은 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량% 이다.

선택적으로, 상기한 폴리히드록실화 화합물 외에, 셀룰로스 미세피브릴은 화학식 (R¹R²N)COA {식 중, R¹또는 R²는 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소 또는 C₁-C₁₀, 바람직하게는 C₁-C₅알킬 라디칼이며, A 는 수소, C₁-C₁₀, 바람직하게는 C₁-C₅알킬 라디칼, 또는 기 R'¹R'²N (여기서, R'¹및 R'²는 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소 또는 C₁-C₁₀, 바람직하게는 C₁-C₅알킬 라디칼을 나타낸다) 를 나타낸다} 의 화합물들로부터 선택된 하나 이상의 보조첨가제와 조합할 수 있다.

화학식 (R¹R²N)COA 계의 화합물로서, 두 개의 아미드 작용기를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 요소를 보조첨가제로서 사용한다.

식품 제형물의 조성의 일부를 형성하는 셀룰로스 미세피브릴은 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 존재 하에 미세피브릴 분산액을 건조시킴으로써 수득한다.

마찬가지로 상기 조성물의 분산액을 사용할 것이 도모된다.

상기 조성물은 특히 특허 출원 PCT/FR 97/01290 (WO 98/02486 하에 공개) 및 PCT/FR 97/01291 (WO 98/02487 하에 공개) 의 요지이며, 상기 특허는 각종 첨가제, 보조첨가제, 및 바람직한 조합물의 종류, 및 첨가제 및 보조첨가제의 각 비율, 및 이들의 제조 방법에 대해 여기서 참고로 인용할 것이다.

보조첨가제의 함량은 폴리히드록실화 화합물 및 보조첨가제의 총 함량이 미세피브릴 및 상기 폴리히드록실화 화합물에 대해 5 중량% 이상이며, 50 중량% 이하인 양이다.

바람직하게는 상기 보조첨가제 함량은 상기 총 함량이 5 내지 30 중량% 가 되도록 한다. 완전히 유리한 방법으로, 상기 함량은 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량% 이다.

상기 미세피브릴 조성물의 제조 방법은, 우선 적절한 셀룰로스성 펄프로부터, 가수분해, 선택적으로 상기와 같이 처리된 펄프의 하나 이상의 블리칭 단계에 의해 셀룰로스 미세 피브릴을 제조하는 것으로 이루어진다. 상기한 모든 것이 유효하며, 여기서 반복되지 않는다.

더욱 구체적으로, 제 1 단계에서, 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제(들) 의 적어도 일부를 미세피브릴 현탁액에 첨가하며, 선택적으로 1 회 이상의 균질화를 수행한다. 이어서, 제 2 단계에서, 이와 같이 보충된 현탁액의 건조 단계를 수행한다.

제 1 변형에 따르면, 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 적어도 일부의 첨가는 균질화 단계 후 수행한다.

특히 첫번째 적절한 방법은, 현탁액을 하나 이상의 농축 단계를 수행한 후, 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 적어도 일부를 균질화 단계 후의 현탁액에 첨가하는 것으로 이루어진다.

지침으로서, 농축 단계(들)은 여과, 원심분리, 또는 현탁액으로부터 물의 일부 증발, 예를 들면 알콜 내에서의 침전, 동결-해동, 투석 등에 의해 발생한다.

상기 구현예에 따르면, 농축 조작은 약 35 중량% 의 고형물 함량이 수득될 때까지 수행할 수 있다.

첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 도입은 공지된 방법, 즉 용액, 현탁액 또는 분말을, 페이스트 점도를 갖는 경향이 있는 현탁액으로 균질하게 도입시키는 임의의 수단에 의해 수행할 수 있다. 예를 들면, 블렌더, 압출기 및 혼합기를 언급할 수 있다.

상기 조작은 광범위한 온도 범위, 더욱 구체적으로 실온 내지 80 ℃ 에서 수행할 수 있다.

두번째 방법은, 현탁액을 하나 이상의 농축 단계를 수행한 후, 첨가제 및 보조첨가제의 적어도 일부를 균질화 단계 후 첨가하는 것으로 이루어진다.

이 경우, 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 첨가 후 발생하는 농축 단계(들)은 상기한 바와 동일한 방법으로 수행할 수 있다.

유리한 두번째 변형에 따르면, 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제의 적어도일부의 도입은 균질화 단계 동안 또는 그 이전에 수행한다. 상기 보충이 균질화 단계 동안 수행되는 경우, 이는 첨가제 및 선택적으로 보조첨가제가 펄프가 균질화 단계를 1 회 이상 수행한 경우 도입됨을 의미한다.

상기 보충화는 첫번째 변형에서 나타낸 두 가지 방법에 따라 발생한다.

실질적인 건조 단계 전에, 미리 언급한 바와 같이 농축된 현탁액의 성형이 수행되는 것이 유리할 수 있다. 상기 성형은 당 분야의 기술자들에게 공지된 방법으로 수행한다. 특히, 압출 및 과립화를 언급할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

특히 유리한 변형에 따르면, 수득된 고형물 중량에 대해 3 중량% 이상의 물을 유지하도록 건조 단계를 수행할 수 있다. 더욱 특히, 유지된 물의 중량은 10 내지 30 중량% 이다.

건조는 질소와 같은 비활성 기체 하에서 수행되는 것이 도모될 수 있기는 하나, 공기 중에서 발생하는 것이 유리하다.

조성물 내에 목적하는 수분 함량을 유지할 수 있도록 습도가 조절되는 환경에서 건조를 수행하는 것이 바람직함을 주목해야 한다.

건조 온도는 카르복실산, 산성 폴리사카라이드, 헤미셀룰로스 및/또는 첨가제 및 보조첨가제의 임의의 분해를 제한해야 한다. 더욱 특히 30 내지 80 ℃, 바람직하게는 30 내지 60 ℃ 이다.

일부가 농축 단계를 위해 상기 지시한 수단을 사용하는 몇몇 단계에서 건조 조작을 수행하는 것이 본 발명의 범주를 벗어나는 구성이 아님을 주목해야 한다.

건조 단계 이후, 수득한 조성물을 혼합할 수 있다.

폴리히드록실화 화합물 및 선택적으로 보조첨가제를 포함한 셀룰로스 미세피브릴의 함량은, 식품 제형물의 총중량에 대하여, 0 중량% 초과이며 20 중량% 이하이다. 특히, 이 함량은, 동일한 기준에 대하여 0.01 내지 5 중량% 이다. 바람직하게는, 동일한 기준에 대하여 약 0.03 내지 3 중량% 이다.

조합 미세피브릴이 첨가되는 식품 제형물은, 통상 분산액이다. "분산액"이라는 용어는, 액체 에멀젼, 기체 및 액체의 에멀젼, 액체 및 고체의 현탁액, 또는 이들 가능성을 조합하는 기타 임의의 시스템이다.

식품 제형물은, 그들 유형에 따라 식품 제형물을 제조하는 통상의 방법에 의해 매우 간단히 수득할 수 있다. 따라서, 건조 형태의 조합 미세피브릴을 제형물의 기타 필요 성분과 혼합한 후, 전체를 균질화시킨다.

제형물을 제조하는 온도는 특별한 문제가 되지 않는다. 여기에서, 조합 미세피브릴을 함유하는 제형물은 사용 특성에 손상을 입히지 않으면서도 살균될 수 있다는 점을 유의하게 주목해야 한다. 본 발명의 조합 셀룰로스 미세피브릴의 다른 잇점은, 성분을 예열할 필요 없이 식품 제형물 제조가 가능하다는 점이다.

또한, 식품 제형물의 다양성에도 불구하고, 셀룰로스 미세피브릴은 상용적이며, 그들의 특성을 실질적으로 유지한다는 점을 주목해야 한다 (pH, 이온세기, 조성).

식품 제형물의 촉감을 검증하기위해 측정될 수 있는 인자는, 레올로지 특성에 관한 것으로, 이는, 점도와 탄성도를 측정하는 것으로 본질적으로 구성된다. 점도는 비가역적 변형하의, 흐름에 대한 저항과 일치하며, 탄성도는, 가역적 변형에 대한 제형물의 반응을 나타낸다. 이들은 또한, 요구되는 사항인, 특히 서로 섞이지 않는 두 개 이상의 성분을 포함하는 제형물에서와 같은, 제형물의 안정성에 관한 척도를 제공할 수 있다. 따라서, 높은 점도는, 크림화 또는 뭉치화와 같은 특정의 에멀젼-비안정화 현상을 감소시킨다. 높은 탄성값은, 다양한 성분 간 상호 작용의 구조적 결과를 나타내는 것으로, 일례로, 형성된 방울이 파열됨 없이, 불안정화되는, 제형물이 스푼으로 서빙되거나 펴발라질때 생기는 전단 스트레스를 제형물이 수용할 수 있도록하여, 제형물의 응집을 막는다.

흐름 점도의 레올로지 측정은, 스트레스-제어 레오미터 또는 전단-구배-제어 레오미터, 또 보다 간단하게는 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 측정한다.

흐름 레올로지는, 매질의 구조를 파괴시키는데 필요한 힘 및 흐르도록하는 힘을 나타내는, 제형물의 흐름 한계점을 측정 가능하게한다. 흐름 레올로지는 또한, 주어진 전단 레이트에서의 점성도 및 부가된 전단이 증가할 때 제형물이 쉽게 흐르는 정도를 정량할 수 있게한다.

이러한 흐름 레올로지 데이타는, 제형물이 씹혀지거나, 전이되거나 흘러 넘치는 등 동안의 제형물의 양태를 나타낸다.

탄성 측정은, 진동시에 작동할 수 있도록하는 레오미터를 사용하여 역동적 조건에서 실시한다. 따라서 저장 모듈러스 (또는 탄성 모듈러스)인 G' 값, 손실 모듈러스 (점성 모듈러스)인 G' 값, 및 모듈이 변화하지 않는 변형 영역을 측정할 수 있게한다. 일반적으로, 저 변형에서는 양태가 직선적임을 주목하여야 한다.

이러한 레올로지 특성의 목적은, 제형물의 점탄성 양태를 나타내고, 이를 상호 비교하기 위한 것이다.

본 발명의 내용에서 사용되는, 건조 형태의 조합 미세피브릴은, 식품 제형물에 대해 전단-씨닝 (shear-thinning) 형태의 특수 레올로지 프로필을 부여한다. 이러한 타입의 레올로지 양태는, 제형물 제조 중 또는 그 소비 과정 중에서 제형물에 전단 스트레스가 가해질 때, 이를 함유하는 제형물의 점도 저하를 수반하는 결과를 도모한다. 구강 내에서의 이러한 점도 감소는, 제형물 내에 존재하는 향미의 유출을 또한 촉진하는 것임을 주목하여야한다.

건조 형태로 사용되는 조합 미세피브릴은, 넘쳐흐름 상태를 일으키는데 매우 유용한 제형물로서의 성질을 가지고 있다. 특히, 미세피브릴을 도입함으로써, 제형물 내의 다른 성분과 기체를 분리하는 필름의 안정성을 개선하고, 양호한 탄성을 부여하는 것이 가능해진다.

예로써, 건조된 조합 미세피브릴을 함유하는 식품 제형물은, 1 Hz 의 진동수에서 측정했을 때, 일례로 1500 내지 4000 Pa 의 높은 저장 모듈러스 G' 값을 가지는데, 이는, 잔탄검이나 젤라틴을 함유하는 제형물에 대한 측정값보다 높다.

따라서 건조 형태의 조합 미세피브릴은, 휘핑 크림, 챈털리 크림, 타핑(topping) 및 아이스크림과 같은 흘러 넘치는 상태가 되는 제형물에서, 첨가제로 적절히 사용될 수 있다. 조합 미세피브릴은, 마요네즈, 식물성 무스, 고기 무스, 생선 무스와 같은 단백질 함유 무스, 머랭과 같은 알부민 함유 무스와 같은 조성물에서 이와 유사하게 사용될 수 있다.

흘러 넘치는 성질 외에도, 조합 미세피브릴은, 결정 성장의 조절 및 억제 작용을 또한 소지한다. 현재, 이러한 성질은, 아이스크림 또는 동결 식품과 같이 온도 사이클 (냉동, 가열)을 겪는 식품에 매우 적합하다. 이는, 상기 제형물이, 부드러운 구조의 손실과 같은 바람직하지 못한 촉감을 상기 제형물에 도모할 수 있는 얼음 결정을, 가능한 한 오래 함유하지 않는 것이 필수적이기 때문이다.

또한 조합 미세피브릴은, 대체한 첨가제를 함유하는 제형물의 조직과 유사한 조직을 상기 미세피브릴이 사용된 제형물에 대하여 제공한다.

본 발명에서 사용된 조합 미세피브릴의 다른 잇점은, 넘쳐 흐르는 제품을 얻기 위해 식품 제형물에서 일반적으로 사용되는 각종 화합물을 대체할 수 있다는 점이다. 따라서, 제형물이 보다 단순화될 수 있다.

나아가, 조합 셀룰로스 미세피브릴은 동물 젤라틴을 효과적으로 대체할 수 있는 수단이 되는데, 이는, 위생면에 있어서 추가의 잇점이다.

본 발명에서 사용된 조합 셀룰로스 미세피브릴은, 식초, 과일 주스, 채소 주스, 우유 기재 음료수 및, 특히 초콜렛향 우유 기재 음료수 제형물 내에서 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다.

특히, 조합 미세피브릴은, 에멀젼 및/또는 이러한 타입 분산액의 양호한 안정화제 및 점증제이다.

초콜렛향 우유 기재 음료수의 특별한 경우에, 본 발명에서 사용된 건조 조합 셀룰로스 미세피브릴은, 우유 기재 매질과 상용적일 뿐만 아니라, 안정화제로 잔탄검을 기재로하는 통상의 제형물에서 나타나는 고갈 현상 (초콜렛의 침전)을 감소시킬 수 있다.

조합 셀룰로스 미세피브릴은 또한, 예로써 점도 개질제로서, 요구르트 조성물의 일부를 형성할 수 있다. 유리한 방식면으로만 볼 때, 본 발명에 따른 조합 미세피브릴은 발효가 일어나는 것을 방해하지는 않는다.

점도-개질 특성 및 이들의 "크림성" 조도는, 조합 셀룰로스 미세피브릴을 펴바르는 페이스트 제형물 및 마아가린내로 혼입시키는데 특히 적합하게한다.

나아가, 이들은 단지 소량의 칼로리만을 제공하므로, 지방-감소 조성물을 제조하기 위해 전체 또는 부분적으로 지방을 적절하게 대체할 수 있는 추가의 이점을 제공한다.

조합 셀룰로스 미세피브릴은, 이들이 혼입되는 식품의 맛을 저해하지 않음을 주목하여야한다.

이들이 오히려 향미-증강 효과를 가지는 것도 발견되었다.

본 발명의 간결하지만 비제한적인 실시예를 하기에 기술하였다.

하기의 실시예에서, 흐름 점도는 상온에서 브룩필드(Brookfield) RVT 20-2 점도계를 사용하여 측정하였다.

점도는 mPa.s.로 나타내었다.

저장 모듈러스 값은, 스트레스 제어 레오미터 Carrimed CSL100 을 사용하여 측정하였다.

이는 역동적 조건 (진동 조건 - 0.01 내지 10 Hz 진동수)하에서 측정한다.

변형 영역 (또는 저장 정점)은, 주어진 진동수 및, G'모듈이 불변으로 측정된 영역에서의 커플링된 스캐닝을 실시함으로써 측정한다.

이들 값은 Pa 로 나타낸다.

넘쳐흐름 정도 측정은, 하기 방식으로 측정한다:

* 알려진 부피 (v) 와 알려진 질량의 비이커 내에 무스를 채우고, 고르게 한다.

* 채워진 무스 질량 측정을 위해 비이커를 칭량한다 (m).

* 넘쳐흐름 정도는 하기 비율에 해당한다: [m(g)/v(㎖) ×100].

넘쳐흐름 정도는 % 로 표기한다.

실시예 1

본 실시예의 목적은, 카르복시메틸셀룰로스 (CMC) 를 함유하는, 건조 형태의 셀룰로스 미세피브릴 (CMF) 을 제조하는 것이다.

셀룰로스 미세피브릴의 스탁(stock) 분산액은, 특허 출원 EP 726 356 실시예 20 에 기재된 공정에 따라 수득한다; 이는 2.3 % 의 셀룰로스 미세피브릴을 함유하며 100 g의 분산액 당 1 분간 14,000 rpm 으로 울트라-투락스 기계를 사용하여 예비 균질화시킨다.

사용된 카르복시메틸셀룰로스는 1.2 의 치환도를 가진다다 (Aqualon의 Blanose 12M8P 제품).

CMC 를 증류수에 용해시켜 CMF 의 스탁 분산액에 가하고, 전체를 해응집 패들-교반기를 사용하여 30 분간 1000 rpm 으로 교반한다.

첨가한 카르복시메틸셀룰로스의 양은 CMC 중량과 비교하여 15 % 이다.

혼합물을 이후 그릇에 붓고, 40 ℃ 의 환기 오븐에서 건조시켜 적외선 열 저울로 물을 측정함으로써 고체 함량을 77 % 까지 감소시킨다.

건조 혼합물을 커피 분쇄기로 분쇄하여, 500 ㎛ 스크린으로 걸러낸다.

실시예 2

본 실시예의 대상물은 타핑(topping) 제형물이다.

두 개의 제형물을 제조한다:

2.1: 본 발명에 따른 것 (실시예 1 에서 수득한 CMF 함유),

2.2: 나트륨 카제이네이트/나트륨 알기네이트.

제형물의 조성은 하기와 같다.

성분	제형물 2.1 (중량%)	제형물 2.2 (중량%)
1) 유상
수소화 야자유	7.6	7.6
모노디글리세리드의 아세틱 에스테르	0.76	0.76
모노디글리세리드의 락틱 에스테르	0.76	0.76
2) 수상
당류	8.35	8.35
스키밍된 우유 분말	7.44	7.44
말토덱스트린 (Glucidex19)	4.6	4.6
나트륨 카제이네이트	-	1.5
나트륨 알기네이트	-	0.02
CMF (실시예 1)	1	-
물	qs 100	qs 100

(a) 수상

해응집 패들-교반기가 장치된 비이커 내에 필요량의 물을 칭량하여 넣고, 상기 표에 기재된 분말 혼합물을 강한 교반하에서 분산시킨다 (500 rpm). 분말 도입 후 교반을 5 분간 지속한다.

(b) 유상

지방과 에멀션화제를 비이커에서 70 ℃ 의 수조 상에서 가열한다.

이후 1000 rpm 으로 교반하면서, 유상을 수상에 가한다. 유상 도입 후 5분간 교반을 지속한다. 이 과정 중 증발한 물을 보충한다.

이후 혼합물을 2 분간 20,000 rpm 으로 울트라-투락스 기계를 사용하여 균질화시킨다.

혼합물을 10 ℃ 미만의 온도로 냉각시키고, 이후 넘쳐흐름 상태가 되는 과정을 진행시킨다. 이는 5 ℃ 가까운 온도에서, 3분간 최대 속도의 켄우드(Kenwood) 혼합기를 사용함으로써 개시된다.

수합된 결과를 하기 표에 기재하였다.

	2.1	2.2
넘쳐흐름 상태 이전의 점도	1500 mPa.s	1700 mPa.s
넘쳐흐름 정도	350 %	250 %
G' (1 Hz 에서 측정)	1800 Pa	1600 Pa

상기 표는, 본 발명의 제형물이 그 점도가 약간 낮은 사실 때문에 넘쳐흐름 상태를 일으키기 쉬움을 나타낸다.

또한 본 발명의 제형물은, 우선, 보다 많이 겔화되며 (높은 진동수에서 높은 G'), 개선된 넘쳐흐름 정도를 갖는 것이다.

Claims (14)

1. 약 80 % 이상의 1차 벽으로 이루어진 셀로부터 수득되는 50 % 이하의 결정화도를 갖는 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물을, 식품 제형물 총 중량에 대해 0 중량% 초과 및 20 중량% 미만으로 함유하는, 식품 제형물용 첨가제.
2. 제 1 항에 있어서, 미세피브릴이 카르복실산 및 폴리사카라이드 산의 단독으로 또는 혼합물로 표면 충전된 것을 특징으로 하는 첨가제.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물 함량이 상기 폴리히드록실화 화합물 및 미세피브릴에 대해 5 내지 50 중량% 인 것을 특징으로 하는 첨가제.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 탄수화물 및 그의 유도체, 및 폴리올로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 첨가제.
6. 제 5 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 선형 또는 시클릭 C₃-C₆모노사카라이드, 올리고사카라이드, 폴리사카라이드 및 지방산 수크로에스테르와 같은 그의 지방 유도체, 탄수화물 알콜 및 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 첨가제.
7. 제 6 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 카르복시메틸셀룰로스인 첨가제.
8. 제 6 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 잔탄검, 숙시노글리칸, 카라기난 및 알기네이트로부터 단독으로 또는 혼합물로서 선택된 하나 이상의 음이온성 폴리사카라이드인 것을 특징으로 하는 첨가제.
9. 제 6 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 갈락토만난, 전분 및 그의 비이온성 유도체, 및 비이온성 셀룰로스 유도체로부터 선택된 하나 이상의 비이온성 폴리사카라이드인 것을 특징으로 하는 첨가제.
10. 제 6 항에 있어서, 폴리히드록실화 화합물이 소르비톨 및 수크로스로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 첨가제.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 미세피브릴이 화학식 (R¹R²N)COA {식 중, R¹또는 R²는 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소 또는 C₁-C₁₀알킬 라디칼이며, A 는 수소, C₁-C₁₀알킬 라디칼, 또는 기 R'¹R'²N (여기서, R'¹및 R'²는 동일 또는 상이할 수 있으며, 수소 또는 C₁-C₁₀알킬 라디칼을 나타낸다) 를 나타낸다} 의 화합물들로부터 선택된 하나 이상의 보조첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 첨가제.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물 및 선택적으로 하나 이상의 보조첨가제와 조합된 건조 형태의 셀룰로스 미세피브릴 양이 식품 제형물 총 중량에 대해 0 중량% 초과 및 20 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 첨가제.
13. 50 % 이하의 결정화도를 갖는 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물을 함유하는, 식품 제형물내에서의 조직화제.
14. 50 % 이하의 결정화도를 갖는 본질적으로 무정형인 셀룰로스 미세피브릴과 하나 이상의 폴리히드록실화 화합물의 건조 형태 조합물을 함유하는, 식품 제형물 내에서 넘쳐흐름(overrun) 상태를 일으키기 위한 제제.