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KR102729634B1 - 고단백 및 고점성의 락토프리 그릭 요거트의 제조방법 - Google Patents

고단백 및 고점성의 락토프리 그릭 요거트의 제조방법 Download PDF

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KR102729634B1
KR102729634B1 KR1020230180792A KR20230180792A KR102729634B1 KR 102729634 B1 KR102729634 B1 KR 102729634B1 KR 1020230180792 A KR1020230180792 A KR 1020230180792A KR 20230180792 A KR20230180792 A KR 20230180792A KR 102729634 B1 KR102729634 B1 KR 102729634B1
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KR
South Korea
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yogurt
lactose
greek yogurt
milk
fermentation
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이기웅
조영훈
김선철
전건욱
유근철
Original Assignee
남양유업 주식회사
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Abstract

본 발명은 예열한 우유, 탈지분유, 유크림, 우유단백질분말, 유청단백분말 및 변성전분의 발효유 재료를 혼합, 균질화, 살균, 냉각, 1차 유당분해, 2차 유당분해 및 유산균 발효, 교반, 필터, 냉각, 밀봉 포장, 정치상태에서 저온숙성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 유당 무함유 그릭 요거트에 관한 것이다.

Description

고단백 및 고점성의 락토프리 그릭 요거트의 제조방법{Method for producing lactose-free stirred type Greek yogurt with high protein and high viscosity}
본 발명은 예열한 우유와 탈지분유, 유크림, 우유단백질분말, 유청단백분말 및 변성전분의 요거트 재료를 준비하는 단계; 상기 준비한 요거트 재료를 교반하여 혼합액을 제조하는 단계; 상기 제조한 혼합액을 균질화, 살균 및 냉각하는 단계; 상기 냉각한 혼합액에 유당분해효소를 투입하고 교반하면서 유당분해하는 단계; 상기 유당분해한 혼합액에 혼합 유산균을 접종하고 발효하여 발효액을 제조하는 단계; 상기 제조한 발효액을 교반하고 펌프로 펌핑시켜 필터에 통과시키는 단계; 상기 필터를 통과시킨 발효액을 냉각하고 밀봉 포장한 후, 정치상태에서 저온숙성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 유당 무함유 그릭 요거트에 관한 것이다.
일반적인 우유에는 유당이 약 4.6% 함유되어 있으며, 우유가 섭취되면 소장내에서 생산되는 유당분해효소가 유당을 글루코스(glucose)와 갈락토스(galactose)로 가수분해하여 소화흡수 되도록 한다. 그러나, 유당분해효소가 결핍된 성인의 경우 유당불내증(Lactose intolerance)의 원인이 되어 대장 내에서 수분을 흡수함과 동시에 대장의 세균성 유당분해에 의해 포도당과 유산으로 전환되어 대장의 연동운동을 자극하여 설사, 가스에 의한 장부만시에 복통 등의 증상을 유발한다.
일반적으로 우유나 유가공품을 유산균으로 발효하여 발효유를 제조할 때 유당은 약 20~30%가 제거된다고 보고되어지고 있지만, 여전히 발효유 섭취 시 유당에 의해서 유당불내증을 호소하는 대상자가 많기 때문에 효과적인 유당이 제거된 발효유 제조에 관한 기술을 확립할 필요성이 대두되고 있다.
한편, 요거트는 전 세계에서 많이 소비되고 있는 유제품으로 최근 들어 그릭 요거트의 성장세가 두드러지고 있는 상황이다. 그릭 요거트는 일반 요거트에 비해 고형분 함량을 높이고 더 견고한 질감을 가지고 있는 발효유를 통칭하는 용어로 사용되고 있으며, 일반 발효유에 비해 단백질 함량은 약 2배 이상 높고 칼슘이 보다 풍부한 식품 중 하나이다.
그릭 요거트의 고형분 함량을 높이기 위한 전통적인 방식은 발효된 요거트를 천에 여과시켜 유청을 분리하는 방식으로 유청의 일부를 제거하여 일반 요거트와 달리 무거운 질감을 가진다. 상기와 같은 전통방식 그릭 요거트의 대량생산은 위생적인 위험이나 분리된 유청액의 처리간 환경오염 및 생산 효율성 등 경제성에 문제가 있어 그릭 스타일 요거트 제조방법이 제시되는 것이 현실이다.
그릭 스타일 요거트는 전통적인 그릭 요거트처럼 단백질 함량을 높이기 위하여 우유 단백질을 추가하여 고형분 함량을 높이고, 설탕, 과일 시럽 등을 첨가하여 맛을 향상시키는 방법으로 제조된다.
최근 건강에 관심이 높아짐에 따라 단백질이 풍부한 식단이 선호되고 있고, 이에 따라 일반 요거트보다 단백질 함량이 높은 그릭 요거트 또는 그릭 스타일 요거트의 소비가 증가되고 있는 추세이다.
한국공개특허 제2022-0075575호에는 유청분리 단계가 없는 단기 속성법 단백질 강화 그릭요거트의 제조방법의 제조방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2023-0050888호에는 유청 영양소 손실을 최소화하는 그릭요거트의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 고단백 및 고점성의 락토프리 그릭 요거트의 제조방법과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유당이 100% 제거(lactose-free)되면서 고단백 및 고점성의 그릭 요거트를 제조하기 위해, 부재료 선정, 배합비, 교반, 유산균 선정, 발효, 필터, 냉각 및 저온숙성 등의 제조조건을 최적화하여, 유당분해시간을 단축시키면서 그릭 요거트에 적합한 물성을 지니고 풍미, 질감 및 기호도가 우수한 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (1) 예열한 우유와 탈지분유, 유크림, 우유단백질분말, 유청단백분말 및 변성전분의 요거트 재료를 준비하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 교반하여 혼합액을 제조하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 균질화하는 단계; (4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 살균하는 단계; (5) 상기 (4)단계의 살균한 혼합액을 냉각하는 단계; (6) 상기 (5)단계의 냉각한 혼합액에 유당분해효소를 투입하고 교반하면서 유당분해하는 단계; (7) 상기 (6)단계의 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 접종하고 발효하여 발효액을 제조하는 단계; (8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 교반하는 단계; (9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 펌프로 펌핑시켜 필터에 통과시키는 단계; (10) 상기 (9)단계의 필터를 통과시킨 발효액을 냉각시키는 단계; (11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 밀봉 포장하는 단계; 및 (12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 저온숙성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 유당 무함유 그릭 요거트를 제공한다.
본 발명의 그릭 요거트는 우유를 발효한 후 별도 유청분리 공정을 통한 농축과정을 통해 만들어지는 전통적인 그릭 요거트와는 달리, 단백질 및 부재료 원료를 인위적으로 배합하여 고물성, 고단백의 그릭 요거트의 특징을 갖는 발효유로 여기에 유당분해공정을 추가하여 유당불내증으로 인해 유제품 섭취에 어려움이 있는 소비자들을 위한 제품을 제공할 수 있다.
제조과정에서 물성을 저하시킬 수 있는 공정은 생략하고, 물성을 높일 수 있는 새로운 공정을 추가하여 그릭 요거트 완제품에서 고물성을 구현할 수 있고, 외부의 충격이 가해져도 물성의 복원률을 최대한으로 높일 수 있다.
또한, 유당분해 및 발효시간을 단축시킬 수 있고, 소비자들에게 적합한 풍미, 산미, 질감 및 기호도를 지니는 고품질의 그릭 요거트를 제공할 수 있다.
도 1은 스무딩 조건에 따른 그릭 요거트의 외관을 비교한 사진이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(1) 예열한 우유와 탈지분유, 유크림, 우유단백질분말, 유청단백분말 및 전분의 요거트 재료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 균질화하는 단계;
(4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 살균하는 단계;
(5) 상기 (4)단계의 살균한 혼합액을 냉각하는 단계;
(6) 상기 (5)단계의 냉각한 혼합액에 유당분해효소를 투입하고 교반하면서 유당분해하는 단계;
(7) 상기 (6)단계의 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 접종하고 발효하여 발효액을 제조하는 단계;
(8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 교반하는 단계;
(9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 펌프로 펌핑시켜 필터에 통과시키는 단계;
(10) 상기 (9)단계의 필터를 통과시킨 발효액을 냉각시키는 단계;
(11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 밀봉 포장하는 단계; 및
(12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 저온숙성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (1)단계의 요거트 재료는 바람직하게는 요거트 재료 총 중량 기준으로, 예열한 우유 88~90 중량%, 탈지분유 1~3 중량%, 유크림 3~5 중량%, 우유단백질분말 3.0~4.5 중량%, 유청단백분말 0.4~1.0 중량% 및 전분 0.2~0.8 중량%의 요거트 재료를 준비할 수 있다.
상기 우유단백질분말은 MPI(milk protein isolate)이며, 상기 유청단백분말은 WPC(whey protein concentrate)으로, 단백질 함량이 높아질수록 겔 형성에 유리하나, 다량 사용시 단백질 고유의 이미, 이취가 발생할 수 있으므로 상기 범위로 MPI 및 WPC를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, MPI:WPC 비율에서 WPC 비율이 높아질수록 가용성 유청 단백질 응집체의 함량이 높아져 단백질 네트워크(protein-network)의 상호 연결성이 증가하고 강한 물성과 점도를 나타내게 되나, WPC 비율이 증가할수록 파티클 생성 등 거칠고 이질적인 식감이 나타나는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 비율로 MPI 및 WPC 재료를 준비하는 것이 그릭 요거트에 적합한 물성을 지니면서 부드러운 입자감을 지니는 그릭 요거트로 제조할 수 있었다.
또한, 상기 탈지분유는 요거트의 단백질 함량을 더욱 높이면서 물성 증가 역할을 하며, 상기 유크림은 요거트의 부드러운 식감을 더욱 높이면서 고소한 풍미를 더욱 높이기 위해 상기 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전분은 물성 증가 및 크리미한 질감을 내기 위해 사용되는 증점제로 비교적 가격이 저렴해서 널리 사용되나 다량 사용시 이질적인 질감 및 맛(전분풀 맛)이 나타날 수 있으므로 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
원유에 상기 5가지 재료를 모두 사용하는 것이 일부만 사용하거나 다른 부재료를 더 부가하여 사용하는 것에 비해 질감 및 풍미에 대한 기호도가 가장 높게 나타났고, 또한, 상기와 같은 특정 배합비율로 혼합하는 것이 그릭 요거트에 적합한 물성을 지니면서 선호도가 우수하였다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (2)단계의 혼합액은 바람직하게는 발효유 재료를 45~55℃에서 50~70분 동안 20~40 rpm으로 교반하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 발효유 재료를 50℃에서 60분 동안 30 rpm으로 교반하여 제조할 수 있다.
일반적으로 전분의 최적 호화조건은 약 90℃의 살균공정을 통해 본격적인 전분호화가 일어나게 되어 종래의 요거트 제조 시 요거트 재료를 단순히 단시간 혼합하고 이후 살균공정에서 호화시켰으나, 본 발명에서는 요거트 재료들을 상기와 같은 중온에서 장시간 교반함으로 인해 분말 원료의 충분한 용해가 가능할 뿐만 아니라, 전분을 예비호화시켜 전분 호화 효율을 더욱 높여 그릭 요거트의 원하는 최대한의 점도를 얻을 수 있기 때문에, 장시간 교반 공정을 필수로 포함해야 한다. 또한, 상기와 같이 충분히 교반하는 것이 이후 발효단계에서 고형물이 바닥에 가라앉지 않아 발효시간을 단축시킬 수 있었고, 그릭 요거트의 물성과 질감을 향상시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 균질화는 바람직하게는 혼합액을 2100~2500 psi의 압력 하에서 균질화할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 혼합액을 2300 psi의 압력 하에서 균질화할 수 있다.
상기와 같은 조건으로 균질화하는 것은 제조된 그릭 요거트에서 유지방이 분리되어 크림라인을 형성하는 것을 방지함과 동시에 풍미를 향상하기 위함이며, 2100 psi의 압력 미만으로 균질할 경우 유지방이 분리되어 크림라인이 형성될 뿐만 아니라 풍미가 저하되고, 2500 psi의 압력 초과로 균질할 경우 최종생산물인 요거트에서 유청이 분리되어 풍미가 저하된다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (4)단계의 살균은 바람직하게는 균질화한 혼합액을 90~100℃에서 3~7분 동안 살균할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 균질화한 혼합액을 95℃에서 5분 동안 살균할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 살균처리하여 이후 유당분해 및 발효공정에 적합하도록 살균처리할 수 있었고, 재료에 포함된 전분을 충분히 호화시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (5)단계의 냉각은 바람직하게는 살균처리한 혼합액을 38~42℃로 냉각할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 살균처리한 혼합액을 40℃로 냉각할 수 있다.
요거트를 상업화하는데 있어 생산시간을 줄여 인건비와 유틸리티 비용을 최소화하면서 맛과 품질을 극대화하는 것이 중요한 사항이며, 본 발명에 있어 효소처리공정와 발효공정이 이어지는 공정 특성을 고려하여 냉각조건을 최적화하였다. 상기 살균처리한 혼합액을 38~42℃로 냉각하는 것은 유당분해시킬 때 원활하게 하기 위함이며, 냉각온도가 상기 온도 미만일 경우 유당분해가 원활하게 되지 않음에 따라 혼합액의 온도를 상승시키거나 유당분해시간이 늘려야 함으로 시간과 경제적 비용이 많이 소요되고, 냉각온도가 상기 온도를 초과할 경우 유당분해 시간은 단축시킬 수 있으나 최종생산물인 그릭 요거트의 식감이 변하거나 풍미가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (6)단계의 유당분해는 바람직하게는 냉각한 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소를 0.03~0.05%(w/v)로 투입하고 38~42℃에서 20~40분 동안 20~40 rpm으로 교반하면서 유당분해할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 냉각한 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소를 0.04%(w/v)로 투입하고 40℃에서 30분 동안 30 rpm으로 교반하면서 유당분해할 수 있다.
효소처리에 의한 1차 유당분해시간 외에 유산균 투입 후 발효과정 중에도 유당분해가 지속되기 때문에 효소처리 시간을 길게 진행할 필요가 없다. 효소처리시간이 길어질 경우 예상치 못한 미생물에 의한 오염의 소지가 높고, 전체 공정시간이 길어져 생산효율성이 떨어지기 때문이다. 따라서, 예비실험을 통해 이후 발효과정도 고려하여 효소처리 시간을 30분 이내로 설정하였고, 짧은 시간 내에 효과적으로 유당분해시킬 수 있는 효소 투입량, 온도 및 교반조건을 최적화하였다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (7)단계의 발효액은 바람직하게는 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 0.004~0.006%(w/v) 접종하고 38~42℃에서 8~10시간 동안 발효하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 0.005%(w/v) 접종하고 40℃에서 9시간 동안 발효하여 제조할 수 있다.
상기 온도 및 시간 조건으로 발효하는 것이 꾸덕한 물성을 떨어뜨리지 않으면서, 본 발명의 그릭 요거트의 풍미 및 산미에 적합한 적정산도인 약 1.1%에 도달하고, 8~10시간 이내로 발효시간을 단축시키면서 유당을 100% 제거할 수 있었다. 상기 온도를 초과하여 발효할 경우 발효시간 단축이 가능하나, 그릭 요거트의 물성이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 온도 미만 미만으로 발효할 경우 높은 물성은 유지할 수 있지만 발효시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 상기 2종의 유산균만 사용하는 것이 상기 균주 단독 사용 또는 다른 균주 조합 사용에 비해, 균주간의 상호보완적이 상승작용이 있고, 발효시간을 단축시키면서, 유당분해시 발생하는 단맛 및 풍미에도 좋은 영향을 미쳤다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (8)단계의 교반은 바람직하게는 발효액을 20~40 rpm으로 교반할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 발효액을 30 rpm으로 교반할 수 있다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (9)단계는 바람직하게는 교반한 발효액을 50~70 rpm 속도의 펌프로 펌핑시켜 110~230 mesh 크기의 필터에 통과시킬 수 있다.
고물성, 고단백의 유산균 발효액의 경우, 다른 발효액에 비해 입자가 불규칙하고 거칠게 결합되어 식감 및 관능에 부정적 영향을 주기 때문에, 상기와 같은 크기의 필터를 통과시킴으로써 부드러운 식감이 향상되고 발효액의 입자를 균일화시킬 수 있었다. 다만, 너무 수치가 높은 mesh를 사용할 경우, 막힘 현상이나 생산성 하락 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 본 발명의 그릭 요거트의 경우 단백질 함량이 많아 냉각 시 단백질 네트워크(protein-network) 형성이 빠르게 진행되고 필터 통과가 어려워지므로, 상기와 같이 40℃에서 펌핑시켜 그릭 요거트의 품질은 유지하면서 필터 통과를 용이하게 하였다. 또한 메쉬의 수치가 커질수록 요거트의 입감이 좋아지고 단백질의 재결합력이 높아져 점도는 높아지나, 이송속도가 낮아지고 필터 막힘 현상이 나타나므로, 생산 효율성을 높이면서 그릭 요거트의 점도를 높게 유지하기 위해서는 상기 조건의 펌핑과 메쉬를 선정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (10)단계의 냉각은 바람직하게는 필터를 통과시킨 발효액을 급속냉각장치를 통과시켜 20~30℃로 냉각시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 필터를 통과시킨 발효액을 급속냉각장치를 통과시켜 25℃로 냉각시킬 수 있다.
산업적으로 생산되는 요거트의 경우 표준화된 제품 생산을 위해 급속냉각공정을 통해 목표하는 시간 및 산도에 유산균 발효진행을 중단시키게 된다. 냉각공정을 통해 요거트의 온도가 떨어지면 유산균의 성장이 제한되게 되며, 단백질 네트워크(protein-network) 형성이 진행되어 물성이 복원되기 시작된다. 이때 형성된 단백질 네트워크(protein-network)는 이후 공정인 스무딩, 버퍼탱크 보관, 이송, 포장 공정간 물리적인 스트레스로 파괴될 수 있으며, 한번 파괴된 네트워크(network)는 재복원력이 떨어져 최종 제품의 물성에 부정적인 영향을 주게 된다. 때문에, 본 발명의 그릭 요거트에서는 유산균 발효 종료 후 진행되는 급속냉각 공정의 온도를 최대한으로 높여 유산균의 성장을 일부 제한하면서도, 단백질 네트워크(protein-network) 형성은 최소화할 수 있도록 진행하였다. 이러한 온도 조건에서의 공정은 이후 공정간 단백질 네트워크(protein-network) 형성을 최소함으로써 그릭 요거트의 물리적 스트레스를 최소화하고, 이는 그릭 요거트의 복원물성도 향상시킬 수 있다. 또한, 그릭 요거트의 경우 일반 요거트에 비해 물성이 높고 점도가 강하기 때문에, 상기와 같은 조건으로 물성 복원을 낮춘 상태에서 이송, 포장 등의 공정을 적용할 경우 공정을 더 용이하게 실시가 가능하여 생산 효율성 증대의 효과도 가져올 수 있다.
또한, 본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법에서, 상기 (12)단계는 바람직하게는 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 1~10℃에서 44~52시간 동안 저온숙성할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 1~10℃에서 48시간 동안 저온숙성할 수 있다.
상기 저온숙성 공정은 그릭 요거트 고유 특성인 꾸덕한 고물성 구현을 위한 주요 공정으로, 물리적인 충격이 없는 정치상태에서 저온숙성시킬 경우 안정적인 단백질 네트워크(protein-network)를 형성할 수 있고, 저온숙성 후 외부의 충격이 가해져도 그릭 요거트 물성의 복원률을 최대한으로 높일 수 있을 뿐만 아니라, 풍미도 더욱 증진시킬 수 있는 물성 형성이 중요한 그릭 요거트에서 필수적으로 진행해야 하는 공정이다.
본 발명의 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법은, 보다 구체적으로는
(1) 요거트 재료 총 중량 기준으로, 예열한 우유 88~90 중량%, 탈지분유 1~3 중량%, 유크림 3~5 중량%, 우유단백질분말 3.0~4.5 중량%, 유청단백분말 0.4~1.0 중량% 및 변성전분 0.2~0.8 중량%의 요거트 재료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 45~55℃에서 50~70분 동안 20~40 rpm으로 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 2100~2500 psi의 압력 하에서 균질화하는 단계;
(4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 90~100℃에서 3~7분 동안 살균하는 단계;
(5) 상기 (4)단계의 살균한 혼합액을 38~42℃로 냉각하는 단계;
(6) 상기 (5)단계의 냉각한 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소를 0.03~0.05%(w/v)로 투입하고 38~42℃에서 20~40분 동안 20~40 rpm으로 교반하면서 유당분해하는 단계;
(7) 상기 (6)단계의 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 0.004~0.006%(w/v) 접종하고 38~42℃에서 8~10시간 동안 발효하여 발효액을 제조하는 단계;
(8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 20~40 rpm으로 교반하는 단계;
(9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 50~70 rpm 속도의 펌프로 펌핑시켜 110~230 mesh 크기의 필터에 통과시키는 단계;
(10) 상기 (9)단계의 필터를 통과시킨 발효액을 20~30℃로 냉각시키는 단계;
(11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 밀봉 포장하는 단계; 및
(12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 1~10℃에서 44~52시간 동안 저온숙성하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 요거트 재료 총 중량 기준으로, 예열한 우유 88~90 중량%, 탈지분유 1~3 중량%, 유크림 3~5 중량%, 우유단백질분말 3.0~4.5 중량%, 유청단백분말 0.4~1.0 중량% 및 변성전분 0.2~0.8 중량%의 요거트 재료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 50℃에서 60분 동안 30 rpm으로 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 2300 psi의 압력 하에서 균질화하는 단계;
(4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 95℃에서 5분 동안 살균하는 단계;
(5) 상기 (4)단계의 살균한 혼합액을 40℃로 냉각하는 단계;
(6) 상기 (5)단계의 냉각한 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소를 0.04%(w/v)로 투입하고 40℃에서 30분 동안 30 rpm으로 교반하면서 유당분해하는 단계;
(7) 상기 (6)단계의 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 0.005%(w/v) 접종하고 40℃에서 9시간 동안 발효하여 발효액을 제조하는 단계;
(8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 30 rpm으로 교반하는 단계;
(9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 60 rpm 속도의 펌프로 펌핑시켜 110~230 mesh 크기의 필터에 통과시키는 단계;
(10) 상기 (9)단계의 필터를 통과시킨 발효액을 25℃로 냉각시키는 단계;
(11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 밀봉 포장하는 단계; 및
(12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 1~10℃에서 48시간 동안 저온숙성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 유당 무함유 그릭 요거트를 제공한다. 본 발명의 그릭 요거트는 유당이 100% 제거되면서, 단백질 함량이 전체 중량의 7% 이상 함유되고, 유산균 수 109 CFU/mL 이상이면서, 일반 호상 발효유에 비해 2배 이상의 높은 점도를 지니는 고물성인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 제조예 및 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 유당 무함유 그릭 요거트
(1) 생우유를 60℃로 예열하여 준비하고, 발효유 재료 총 중량 기준으로, 상기 준비한 생우유 88.8 중량%와 혼합탈지분유 2.2 중량%, 유크림 4.3 중량%, 우유단백질분말(MPI, milk protein isolate) 3.5 중량%, 유청단백분말(WPC, whey protein concentrate) 0.7 중량% 및 변성전분 0.5 중량%의 요거트 재료를 준비하였다.
(2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 교반기에 넣어 50℃에서 1시간 동안 30 rpm으로 교반하면서 용해하여 혼합액을 제조하였다.
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 균질기에서 2300 psi의 압력 하에서 균질화하였다.
(4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 살균기에서 95℃에서 5분 동안 살균처리하였다.
(5) 상기 (4)단계의 살균처리한 혼합액을 냉각기에 투입하여 40℃로 냉각하였다.
(6) 상기 (5)단계의 냉각된 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소(lactase 5200 NLU(natural lactase unit)/g)를 0.04%(w/v)로 투입하고 40℃를 유지하면서 30 rpm으로 천천히 교반하며 30분 동안 1차 유당분해 반응을 진행하였다.
(7) 상기 (6)단계의 1차 유당분해 반응을 진행한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus, SACCO사) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus, SACCO사)를 포함하는 혼합 유산균(5×1010 CFU/g 이상)을 0.005%(w/v)로 접종하고 40℃에서 9시간 동안 배양하여, 발효와 함께 2차 유당분해를 진행하여 발효액을 제조하였다.
(8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 발효탱크에 설치되어 있는 임펠러를 통해 30 rpm으로 교반하였다.
(9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 60 rpm 속도의 펌프를 이용하여 120 mesh(mesh opening size(구멍크기) 0.125 mm, US standard) 원통형 멀티와이어메쉬 필터에 통과되도록 펌핑시켜 입자를 균일화시켰다(스무딩).
(10) 상기 (9)단계의 필터에 통과시켜 입자가 균일화된 발효액을 급속냉각장치를 통과시켜 25℃로 냉각시켰다.
(11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 개별 밀봉 포장하였다.
(12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 냉장실에 옮겨, 1~10℃에서 48시간 동안 물리적 충격없이 정치상태에서 저온숙성하였다.
실시예 1. 단백질 조성에 따른 그릭 요거트의 품질 비교
우유는 약 80% 수준의 카제인(casein) 단백질과 약 19% 수준의 유청(whey)단백질로 구성되어 있으나, 발효유 조제시 MPI:WPC 비율에서 유청 단백질 비율이 높아질수록 가용성 유청 단백질 응집체의 함량이 높아져 단백질 네트워크(protein-network) 상호 연결성이 증가하고 강한 물성과 점도를 나타내게 된다. 그러나, 유청 단백질 비율이 증가할수록 파티클 생성 등 거칠고 이질적인 식감이 나타날 수 있어 단백질 원료 비율을 조정함에 있어 물성과 입자감을 테스트하여 최적의 비율을 선정하고자 하였다.
제조예 1의 그릭 요거트 제조 시, (1)단계에서 우유단백질분말(MPI, milk protein isolate)과 유청단백분말(WPC, whey protein concentrate)의 비율에 따른 물성과 이질감(입자감)에 대한 평가를 실시하였다. 물성(viscosity)은 회전식 점도측정계(Brookfield DV2TLV Viscometer)를 이용하여 측정하였다. 측정 조건은 Spindle No.64 및 30 rpm으로 1분간 측정하여, 단위는 cps(centi poise)로 나타내었다. 관능검사는 관능검사 요원 30명을 대상으로 10점 척도법으로 평가하게 하였다.
단백질 조성에 따른 그릭 요거트의 품질 비교
MPI:WPC 비율 2:1 3:1 4:1 5:1 6:1 7:1
물성(cps) 16,100 16,020 15,550 14,820 11,200 9,800
입자감(부드러움) 5 6.5 7 8.5 9 9
그 결과, 우유단백질분말의 비율이 높아질수록 물성은 낮아졌지만, 부드러운 식감에 대한 점수는 높게 나타났다. 그릭 요거트에 적합한 물성을 지니기 위해서는 13,000~14,000 cps 이상이 되어야 꾸덕한 질감을 지닐 수 있으므로, 부드러운 입자감에 대한 점수가 높으면서 물성도 높게 나타난 MPI:WPC 비율을 5:1로 하여 그릭 요거트를 제조하는 것으로 최종 결정하였다.
실시예 2. 재료 종류 및 배합비에 따른 그릭 요거트의 관능검사
제조예 1의 방법으로 그릭 요거트를 제조하되, (1)단계의 재료 종류 및 배합비에 따른 각각의 그릭 요거트를 제조한 후, 질감과 선호도를 10점 척도법으로 평가하게 하였다.
재료 종류에 따른 그릭 요거트의 관능검사
구분 요거트 1 요거트 2 요거트 3 요거트 4 요거트 5
재료 종류 원유 88.8 92.1 88.8 86.8 91.9
탈지분유 2.2 2.5 2.2 0.5 3.5
유크림 4.3 - 4.3 6.3 1.3
MPI 3.5 4 1.8 5.2 2.0
WPC 0.7 - 0.4 0.2 1.2
MPC - - 1.7 - -
WPI - 0.8 0.3 - -
변성전분 0.5 0.6 - 1.0 0.1
펙틴 - - 0.5 - -
관능검사 질감 8.5 7.0 7.5 8.0 7.5
전체 선호도 9.0 6.5 7.0 8.0 7.5
그 결과, 요거트 1의 재료 종류 및 배합비의 조건으로 그릭 요거트를 제조하는 것이 질감과 전체 선호도에서 가장 높은 점수를 나타내었다.
실시예 3. 교반 조건에 따른 그릭 요거트의 질감 평가
제조예 1의 방법으로 그릭 요거트를 제조하되, (2)단계의 교반 시간을 달리하여 제조한 그릭 요거트를 가지고 질감에 대한 기호도를 평가하였다.
교반시간에 따른 그릭 요거트의 물성 테스트
구분 15분 교반 30분 교반 1시간 교반 2시간 교반
질감(단단함) 점수 7.0 7.5 8.5 8.5
그 결과, 교반시간이 길어질수록 질감에 대한 점수가 높아졌으며, 2시간 교반하여도 질감 기호도가 더 높아지지 않아, 1시간 교반하는 것이 그릭 요거트에 적합한 최대한의 점도를 얻을 수 있으면서 질감에 대한 기호도도 높음을 확인할 수 있었다.
실시예 4. 유산균 종류 및 산도에 따른 그릭 요거트의 관능검사
제조예 1의 방법으로 그릭 요거트를 제조하되, (7)단계의 발효 시 사용한 유산균 종류와 발효 후 도달하는 산도조건을 달리하여 그릭 요거트를 제조한 후 관능검사를 실시하였다.
그 결과, 유산균주 3을 사용한 그릭 요거트가 가장 높은 선호도를 나타내었고, 또한, 발효 시 산도가 1.1%가 될때까지 발효하는 것이 가장 바람직한 것으로 확인되어, 발효시간을 산도가 1.1% 정도에 도달하는 40℃에서 9시간으로 발효하는 것으로 결정하였다.
유산균 종류 및 산도에 따른 그릭 요거트의 관능검사
균주 산도(%) 선호도
유산균주 1* 1.0 7.0
1.1 7.5
1.2 6.5
유산균주 2 1.0 7.5
1.1 8.0
1.2 7.0
유산균주 3 1.0 8.0
1.1 9.0
1.2 8.0
*유산균주 1: 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)
유산균주 2: 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 및 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus)
유산균주 3: 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)
실시예 5. 급속냉각 온도에 따른 그릭 요거트의 물성
제조예 1의 그릭 요거트 제조공정에서 (7)단계의 발효한 발효액의 온도는 40℃로, 발효를 멈추기 위해 (10)단계의 급속냉각 온도에 따른 그릭 요거트를 제조한 후 물성을 비교하였다. 구체적으로 (10)단계를 생략하고, 균일화한 후 바로 밀봉포장하여 제조한 그릭 요거트(냉각 미운영)와 (10)단계의 냉각온도를 달리하여 제조한 그릭 요거트를 가지고 물성을 비교한 결과는 하기 표 5와 같다.
급속냉각 온도에 따른 그릭 요거트의 물성
유산균 발효 후 냉각 온도 냉각 미운영 25℃ 20℃ 15℃
냉각 직후 물성(cps) 2,080 2,840 4,220 5,030
완제품 물성(cps) 15,130 14,900 12,100 9,320
그 결과, 유산균 발효 후 발효액의 냉각온도가 낮아질수록 물성은 높아지는 경향을 나타내었으나, 그릭 요거트 완제품(48시간 냉각숙성 이후)의 물성은 낮아지는 경향을 나타내었다. 고물성의 그릭 요거트 제조를 위해서는 유산균 발효 후 냉각 온도를 높힐수록 물성복원에 유리하여 냉각 미운영 제품의 완제품 물성이 가장 높은 점도를 나타내었으나, 계절별 외기온도 변화 등 품질 균일성 유지를 위해, 유산균의 성장을 제한 한계 온도인 25℃ 정도의 조건으로 냉각하고, 포장 등의 이후 가공공정을 거치는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
실시예 6. 스무딩 조건에 따른 그릭 요거트의 질감 특성
제조예 1의 방법으로 그릭 요거트를 제조하되, (9)단계에서 사용한 메쉬(mesh) 크기를 달리하여 그릭 요거트를 제조한 후, 질감에 대한 관능검사를 실시하였다.
스무딩 조건에 따른 그릭 요거트의 관능검사
구분 스무딩 미진행 40 mesh 100 mesh 120 mesh 230 mesh
질감(단단함) 점수 4.5 6.0 7.0 8.5 9.0
그 결과, 스무딩 시 사용하는 메쉬 수치가 클수록(기공의 사이즈가 작아질수록) 질감(단단함)에 대한 점수가 높아졌으며, 요거트의 외관도 입자가 부드럽고 매끄럽게 나타났다(도 1). 그러나, 메쉬 수치가 너무 클 경우, 요거트가 잘 통과하지 못하여 이송펌프에 가해지는 압력이 높아지고 생산 속도가 늦어지며, 메쉬 수치가 작을 경우, 충분히 스무딩되지 않아 입자가 거칠고 무르게 나오므로, 펌프의 용량 및 생산성을 고려하여 110~230 mesh 사이에서 적정 수치를 설정하여 스무딩하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
실시예 7. 정치상태에서 저온숙성 조건에 따른 그릭 요거트의 물성
제조예 1의 방법으로 그릭 요거트를 제조하되, (12)단계에서 정치상태에서 저온숙성 시간을 달리하여 그릭 요거트를 제조한 후, 물성을 비교한 결과는 하기 표 7과 같다.
정치상태에서 저온숙성 시간에 따른 그릭 요거트의 물성 테스트
저온숙성 시간 12시간 24시간 36시간 48시간
물성(cps) 6,430 9,850 11,340 14,490
그 결과, 저온숙성 시간이 길어질수록 물성이 높게 나타났고, 48시간 이상 숙성시 충분하게 물성이 복원되어 그릭 요거트에 적합한 물성을 나타내었다.

Claims (7)

  1. (1) 요거트 재료 총 중량 기준으로, 예열한 우유 88~90 중량%, 탈지분유 1~3 중량%, 유크림 3~5 중량%, 우유단백질분말 3.0~4.5 중량%, 유청단백분말 0.4~1.0 중량% 및 변성전분 0.2~0.8 중량%의 요거트 재료를 준비하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 준비한 요거트 재료를 45~55℃에서 50~70분 동안 20~40 rpm으로 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
    (3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합액을 2300 psi의 압력 하에서 균질화하는 단계;
    (4) 상기 (3)단계의 균질화한 혼합액을 90~100℃에서 3~7분 동안 살균하는 단계;
    (5) 상기 (4)단계의 살균한 혼합액을 40℃로 냉각하는 단계;
    (6) 상기 (5)단계의 냉각한 혼합액에 혼합액 대비 유당분해효소를 0.04%(w/v)로 투입하고 40℃에서 20~40분 동안 20~40 rpm으로 교반하면서 유당분해하는 단계;
    (7) 상기 (6)단계의 유당분해한 혼합액에 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 혼합 유산균을 0.004~0.006%(w/v) 접종하고 40℃에서 9시간 동안 발효하여 발효액을 제조하는 단계;
    (8) 상기 (7)단계의 제조한 발효액을 20~40 rpm으로 교반하는 단계;
    (9) 상기 (8)단계의 교반한 발효액을 50~70 rpm 속도의 펌프로 펌핑시켜 110~230 mesh 크기의 필터에 통과시켜 스무딩하는 단계;
    (10) 상기 (9)단계의 스무딩한 발효액을 20~30℃로 냉각시키는 단계;
    (11) 상기 (10)단계의 냉각된 발효액은 밀봉 포장하는 단계; 및
    (12) 상기 (11)단계의 밀봉 포장한 발효액을 정치상태에서 1~10℃에서 44~52시간 동안 저온숙성하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유당 무함유 그릭 요거트의 제조방법.
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  7. 제1항의 방법으로 제조된 유당 무함유 그릭 요거트.
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WO2015041194A1 (ja) * 2013-09-17 2015-03-26 株式会社明治 物性が改良された発酵乳の製造方法
KR20190013181A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 롯데푸드 주식회사 유당 무함유 발효유 및 이의 제조방법
KR20200061255A (ko) * 2018-11-23 2020-06-02 유승익 영양분 파괴가 없는 그릭요거트
KR20220167268A (ko) * 2019-12-11 2022-12-20 글란비아 뉴트리셔널 리미티드 저장 안정성 고단백질 요거트 제품

Patent Citations (4)

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