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KR20060005993A - 휘발물을 보존하고 산화를 방지하기 위한 식품 입자의캡슐화 방법 - Google Patents

휘발물을 보존하고 산화를 방지하기 위한 식품 입자의캡슐화 방법 Download PDF

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KR20060005993A
KR20060005993A KR1020057002252A KR20057002252A KR20060005993A KR 20060005993 A KR20060005993 A KR 20060005993A KR 1020057002252 A KR1020057002252 A KR 1020057002252A KR 20057002252 A KR20057002252 A KR 20057002252A KR 20060005993 A KR20060005993 A KR 20060005993A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
food
particles
food particles
encapsulation
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020057002252A
Other languages
English (en)
Inventor
션 마크 달지엘
토마스 프리드만
게오르그 에이. 슈르
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20060005993A publication Critical patent/KR20060005993A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

식품 입자의 캡슐화 방법이 개시되어 있다. 식품 입자를 둘러싸는 캡슐화 재료는 방향, 수분 및 향료와 같은 휘발물이 식품 입자 밖으로 확산되는 것을 억제하고 바람직하지 않은 환경적인 휘발물이 식품 입자로 확산되는 것을 억제함으로써 신선도가 보존된다. 또한, 결과의 캡슐화된 식품 입자는 비캡슐화 식품 입자보다 산화에 대해 덜 민감하다. 또한, 본 발명의 방법에 의해 제조된 캡슐화된 식품 입자가 개시되어 있다.
식품 입자, 휘발물, 캡슐화 방법

Description

휘발물을 보존하고 산화를 방지하기 위한 식품 입자의 캡슐화 방법{PROCESS FOR ENCAPSULATING A FOOD PARTICLE TO PRESERVE VOLATILES AND PREVENT OXIDATION}
본 출원은 2002년 8월 14일자로 출원된 미국 가출원 제60/403,488호를 우선권 주장의 기초로 한다.
본 발명의 분야는 식품 입자를 캡슐화 재료로 캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
상당수의 식품은 제품의 가치를 향상시키기 위해 표면 코팅되어 판매된다. 그러한 코팅된 식품의 예는 커피 분말, 향미제, 식품 성분, 분말 유제품, 분말 수프 제품, 분말 스낵 식품, 분말 음료 믹스, 분말 건강 및 피트니스 보충제 또는 베이킹 (baking) 제품을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 제품 중 많은 것은 감미제, 향료 또는 제품을 향상시키는 기타 첨가제로 코팅된다.
많은 경우, 코팅된 제품은 휘발물 손실 및 산화를 일으키고, 이에 의해 방향 손실, 풍미 손실, 색 손실, 이취 (off-flavor) 생성, 성분 상호작용, 감소된 영양 성분 및 감소된 보존 기간에 이르게 하는 코팅 방법에 의해 균일하게 코팅되지 않 는다.
종래, 분무 건조, 분무 냉각, 압출, 유동층 또는 코아세르베이션 (coacervation) 기술이 식품 산업에서 식품 입자를 코팅하기 위하여 사용된다. 이들 종래의 코팅/캡슐화 기술의 검토는 문헌 [Gibbs et al. (1999) Int. J. Food Sci. Nutr. 50, 213-224]를 참조. 예를 들면, 마스다 (Masuda) 등에게 허여된 미국 특허 제4,848,673호는 유동층 코팅 장치 및 방법을 기술한다.
식품 산업에서, 코팅/캡슐화 기술은 통상적으로 미시적 식품 성분을 코팅/캡하는데 사용된다. 예를 들면, 포플웰 (Popplewell) 및 포르지오 (Porzio)에게 2001년 6월 21일자로 허여된 미국 특허 제6,245,366호는 예를 들면, 향료, 제약 제제 및 방향제를 캡슐화하는데 사용되는 지방-코팅된 캡슐화 조성물을 개시한다. 캡슐화는 분무 건조, 용융 압출, 코아세르베이션 및 냉동 건조를 비롯한 임의의 통상적인 코팅/캡슐화 기술을 이용하여 수행될 수 있다.
2000년 10월 3일자로 앙 (Ang)에게 허여된 미국 특허 제6,126,974호는 식품 성분 조성물이 적어도 부분적으로 캡슐화된 응결 방지제인 식품 성분 조성물의 제조 방법을 기술한다. 캡슐화 재료는 바람직하게는 미립화 (atomized) 형태로 응결 방지제 상에 분무되고, 여기서 캡슐화 재료는 통상적인 미립화 설비를 이용하여 미립화된다.
1999년 4월 27일자로 토마스 (Thomas) 등에게 허여된 미국 특허 제5,897,896호는 가루로 된/단백질-함유 재료를 먼저 유화제로 코팅하고 두번째로 식용 전-분말 (preground edible)로 코팅하는 다단계 코팅 방법을 개시한다. 코팅은 식품 기 술에서 사용되는 임의의 방법에 의해 달성될 수 있으나, 제2층이 용융된 지방 분무 또는 고체상 코팅을 통해 첨가되는 것이 바람직하다.
1997년 3월 4일자로 프레이저 (Fraser) 등에게 허여된 미국 특허 제5,607,708호는 수용성 외부 쉘이 마이크로웨이빙 (Microwaving) 도중의 방출때까지 코어 재료의 휘발성 풍미를 안정화하는, 캡슐화된 향료 재료를 개시한다. 코어 재료는 코어 재료에 첨가된 디아세틸, 부티르산, 헥사논산, 메틸 술피드 또는 그의 혼합물과 같은 휘발성 향료를 갖는, 식물 또는 동물성 오일 또는 지방일 수 있다.
1997년 2월 18일자로 소퍼 (Soper)에게 허여된 미국 특허 제5,603,952호는 승온에서 일어나는 코아세르베이션의 잇점을 갖는 복합 코아세르베이션에 의한 식품 또는 향료 입자의 미세캡슐화 방법에 관한 것이다. 캡슐화된 식품/향료 입자는 식품성 오일, 레몬 오일, 마늘 향료, 사과 향료 및 후추를 포함한다.
1990년 6월 5일자로 에크만 (Ekman) 등에게 허여된 미국 특허 제4,931,284호는 캡슐화 재료가 산화 및 광 분해로부터 보호되는 액정 캡슐화를 개시한다.
1985년 5월 28일자로 투오트 (Tuot)에게 허여된 미국 특허 제4,520,033호는 방향 캡슐, 특히 커피 또는 차의 증류물 및 고체로부터 유래한 캡슐의 제조 방법을 기술한다. 코어 재료가 발포하고, 이어서 식용 고체의 벽 재료 상에 분무되고, 여기서 벽 재료가 발포된 코어 재료를 코팅한다.
제이거 (Jager) 등의 미국 특허 출원 제20010016220호는 식이 섬유 코어 및 둘러싸는 생물학적 활성 물질로 이루어지는 다기능, 캡슐화된, 영양 성분을 개시한다. 생물학적 활성 물질은 미생물, 전생물 (prebiotic) 성분, 효소, 영양분, 식물 구성분 및 항산화제를 포함한다. 캡슐화 재료는 모노-, 디- 또는 폴리사카라이드, 유화제, 펩티드, 단백질 또는 전생물 성분 또는 그의 조합일 수 있다.
분말 또는 과립상 물질과 같은 작은 고체 입자를 코팅하는 장치 및 방법은 1997년 3월 6일자로 공개되고, 이.아이. 듀 폰 드 네모아스 앤 캄파니 (E.I. du Pont de Nemours and Company)에게 양도된 WO 97/07879호에 기재되어 있다. 이 방법은 코팅 재료를 포함하는, 용액, 슬러리 또는 용융액인 액체 조성물을 유동 제한기에 정량 첨가하고, 액체 조성물의 정량 첨가와 동시에 기체 흐름을 유동 제한기를 통해 주입하여 유동 제한기의 출구에서 난류 대역을 형성함으로써 액체 조성물을 미립화하는 것을 포함한다. 기체 흐름은 유동 제한기를 통해 주입되기 전에 가열된다. 고체 입자는 액체 조성물의 정량 첨가 및 가열된 기체의 주입과 동시에 난류 대역에 첨가되어 고체 입자와 미립화된 액체 조성물과의 혼합이 이루어진다. 이러한 난류 대역에서의 혼합으로 고체 입자가 캡슐화 재료로 코팅된다.
이.아이. 듀 폰사의 WO 97/07676호는 WO 97/07879호의 장치와, 작물 보호용 고체 입자의 코팅 방법에서의 그의 용도를 개시한다. 코팅은 수불용성이며, 코팅 두께는 두께 보다는 백분율로 표시된다.
출원 번호 제10/174,687호 (2002년 6월 19일 출원) 및 대리인 참조 번호 CL-1879 US NA인 본원 양수인의 동시 계류중인 출원은 최장 직경 0.5 ㎜ 내지 20.0 ㎜인 식품 입자를 액체 코팅 재료로 건조 코팅하는 방법을 개시한다. 코팅된 식품 입자는 비코팅 식품 입자의 수분 농도와 실질적으로 동일한 수분 농도를 갖는다. 5 ㎛ 미터 내지 5 ㎜의 크기를 갖는 동결된 액체 입자를 액체 코팅 재료로 캡슐화 하는 방법이 또한 개시된다.
대리인 참조 번호 CL2101, CL2148, CL2149, CL2178 및 pTI sp1255를 갖는, 동시 출원된 본원 양수인의 공동 계류중인 가출원들은 본원과 관련된 사항에 대하여 개시하고 있고, 구체적으로 본원에 참고문헌으로서 삽입된다.
미국 특허 제3,241,520호 및 3,253,944호는 상대적으로 큰 펠렛, 과립 및 입자가 공기 흐름 중에 현탁되는 한편 액체 형태의 코팅 재료가 입자와 혼합되는 입자 코팅 방법을 개시한다.
2001년 5월 1일자로 체루쿠리 (Cherukuri) 등에게 허여된 미국 특허 제6,224,939 B1호는 캡슐화 공급재료 (feedstock) 제품 매트릭스의 형성을 위한 방법 및 장치를 기술한다. 고체 제품 매트릭스 첨가제는 자유 유동 상태로 분무 분출된다. 매트릭스 첨가제는 자유 유동성 상태에서 매트릭스 캡슐화제로 캡슐화된다. 또한, 상기 문헌에서는 매트릭스 캡슐화제를 전달하기 위한 압출 노즐 디자인을 기술한다.
식품 내로 및 색품 외부로의 휘발물 확산 및 환경으로부터의 산화가 최소화되고, 이에 의하여 방향, 향미, 색, 영양 성분 및 식품의 전체적인 신선도를 더 잘 보존하는 방식으로 식품 입자를 캡슐화하는 경제적으로 효율적인 방법에 대한 요구가 식품 산업에 존재한다.
발명의 요약
본 발명은
(a) 액체 캡슐화 재료를 유동 제한기에 정량 첨가하는 단계;
(b) 임의로 가열된 기체 흐름을 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 주입하여 (i) 액체 캡슐화 재료를 미립화하고 (ii) 기체 흐름 및 미립화된 액체 캡슐화 재료의 난류를 형성하는 단계; 및
(c) 식품 입자를 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 영역에 첨가함으로써 식품 입자와 미립화 액체 캡슐화 재료가 혼합되어 캡슐화된 식품 입자를 제공하는 단계
를 포함하는, 식품 입자를 액체 캡슐화 재료로 캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
제2 실시태양에서, 본 발명의 방법은 동일하거나 또는 상이한 액체 캡슐화 재료를 사용하여 단계 (a)-(c)를 1회 이상 반복하는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 방법은 커피 분말, 향미제, 식품 성분, 분말 유제품, 분말 수프 제품, 분말 스낵 식품, 분말 음료 믹스, 분말 건강 및 피트니스 보충제, 베이킹 (baking) 제품 및 비활성 식품 첨가제를 포함한 많은 형태의 식품 입자를 캡슐화하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 감미제, 식용 향미제 또는 증강제, 식용 색소, 식용 방향제, 응결 방지제, 습윤제, 항미생물제, 항산화제, 표면 개질제, 방습제, 보존 기간 연장제, 보향제, 영양 보충제, 탄수화물, 단백질, 지질 또는 미네랄을 포함한 많은 유형의 캡슐화 재료를 이용하여 실시될 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 본 발명의 방법에 의해 제조된 캡슐화된 식품 입자에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 장치의 일부분의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 일부분의 절취된 확대 단면도이다.
도 3은 바람직한 장치의 대안적 구조이다.
본원에 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 출판물은 그의 전문이 참고로 삽입된다.
이러한 설명에서, 많은 용어들이 사용될 것이다.
본원에 사용된 용어 "식품 입자"는 임의의 식료품, 또는 일반적으로 안전하다고 인정 ("GRAS")된, 입상 형태의 비활성 식품 첨가제를 의미한다. 식품 입자는 또한 전체가 식품으로 이루어진 입자 뿐만 아니라, 식품 또는 식품 성분으로 코팅된 비활성 입자 또는 비식품 입자, 또는 비활성 또는 비식품 성분으로 코팅된 식품 입자를 포함한다. 예를 들면, 값싼 식품 입자, 또는 값싼 비식품 GRAS 입자는, 더욱 값비싼 식품 성분으로 코팅되고, 그후에 이러한 값비싼 식품 성분을 시장에 전달하는 더욱 편리하고 경제적인 방식으로서 본 발명의 방법에 의해 캡슐화될 수 있다. 이러한 예로는 값비싼 향신료를 덜 값비싼 입자 상에 코팅하고 그후에 캡슐화하여, 완전히 값비싼 향신료로 이루어진 입자의 향미 특성을 가진 최종 보존된 향신료 입자를 생산하게 된다. 예를 들어, 분무 건조된 에멀젼을 비롯한 몇가지 통용되는 상업적 입자 기술에 의해 제조된 식품 입자도 포함된다. 예를 들어, 에멀젼 형태의 향료 오일은 입자상 형태로 분무 건조되며, 이러한 분무 건조된 입자는 본 발명의 적합한 식품 입자일 것으로 기대된다. 또한, 예를 들면 에멀젼 형태의 향료 오일은 압출 공정을 통해 입상화되며, 이들 입자는 본 발명의 방법을 이용하여 캡슐화될 적합한 식품 입자일 것이다.
본원에 사용된 용어 "코팅"은 1종 이상의 액체 코팅 재료를 어느 정도까지 입자 상에 및(또는) 내에 부착, 흡수, 로딩 및(또는) 혼입하는 것을 의미한다. 커버링은 임의의 두께일 수 있으며, 반드시 균일하거나 반드시 전체 표면을 커버하는 것은 아니다. 본원에 사용된 용어 "건조 코팅"은 코팅될 입자가 그의 건조 형태로 코팅되는 코팅 방법을 의미하며, 그 방법은 코팅 전에 입자를 연속 액체상에 분산시킬 필요가 없으며, 공정 종결시에 입자는 그의 비코팅된 형태와 비교하여 실질적으로 수분 증가되지 않는다. 용어 "코팅" 및 "건조 코팅"은 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 본원에 사용된 용어 코팅은 반드시 코팅된 입자가 코팅을 통한 휘발 물질의 확산 또는 산화로부터 보호됨을 암시하는 것은 아니다.
본원에 사용된 용어 "로딩 (loading)"은 로딩된 액체가 로딩된 입자의 최종 조성물의 상당한 백분율을 구성하도록, 본 발명의 입자를 액체로 고밀도로 코팅하는 방법을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "캡슐화"는 적어도 어느 정도까지는 휘발 물질이 캡슐화 재료를 통해 확산되는 것을 억제하고 캡슐화된 입자의 산화가 억제되는 방식으로, 코팅이 입자를 둘러싸도록 고체 입자를 코팅하는 방법을 의미한다. 또한, 캡슐화된 제품의 수분 농도는 비캡슐화된 출발 입자와 실질적으로 동일하다. 휘발 물질은, 예를 들면 대기로부터 식품 입자 내로 확산될 수 있는 수증기, 또는 식품 입자 밖으로 확산될 수 있는 식품 입자로부터의 수증기를 포함한다. 어느 경우에든, 식 품 입자의 신선도는 그러한 확산에 의해 손상될 것이다. 방향 또는 향료와 같은 다른 휘발성 물질의 식품 또는 향료 입자 밖으로의 확산; 및 산화를 유도할 수 있는 휘발 물질의 산화 및 식품 입자의 품질 손상이 캡슐화층에 의해 억제되며, 식품 입자가 "이취"를 갖게 할 수 있는 대기 휘발 물질의 식품 입자 내로의 확산이 캡슐화층에 의해 억제된다.
용어 "억제하는" 또는 "억제하기 위해"는 측정되는 값이 반드시 완전히 소거되거나 제로로 되기보다는 작아지거나 감소되는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "수분 농도"는 캡슐화 또는 코팅 전 또는 후에 식품 입자에 존재하는, 물 또는 용매와 같은 수분의 양을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "산화"는 원소 내의 원자가 전자를 상실하고 원소의 원자가가 상응하게 증가되어 지용성 비타민의 파괴, 천연 색소의 상실, 방향 및 향미의 감소 또는 변화, 및 독성 대사물질의 형성이 일어나게 되는 과정을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "크기"는 캡슐화되는 입자의 최장 직경 또는 최장축을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "휘발물"은 비교적 저온에서 쉽게 기화되는 화합물 또는 물질을 의미한다. "휘발물"은 예를 들면, 식품 내의 방향 휘발물, 식품내로 확산되어 이취 또는 냄새를 야기시킬 수 있는 환경 내의 휘발물, 또는 가스 형태의 수분을 의미한다.
본 발명은
(a) 액체 캡슐화 재료를 유동 제한기에 정량 첨가하는 단계;
(b) 임의로 가열된 기체 흐름을 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 주입하여 (i) 액체 캡슐화 재료를 미립화하고 (ii) 기체 흐름 및 미립화된 액체 캡슐화 재료의 난류를 형성하는 단계; 및
(c) 식품 입자를 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 영역에 첨가함으로써 식품 입자와 미립화 액체 캡슐화 재료가 혼합되어 캡슐화된 식품 입자를 제공하는 단계
를 포함하는, 식품 입자를 액체 캡슐화 재료로 캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
따라서, 청구된 방법은 적절한 코팅을 얻기 위해 코팅될 입자가 처리 용기에서의 장기간의 체류 시간을 얻도록 유동층 내에서 재순환되는 유동층 방법과는 다르다. 사실상, 본 발명의 방법은 캡슐화가 일어나는 영역 내에서 극히 짧은 체류 시간을 갖는 실질적으로 "1회 통과" 방법으로서 고려될 수 있다.
다른 면에서, 상기 방법은 동일하거나 또는 상이한 액체 캡슐화 재료를 사용하여 단계 (a)-(c)를 1회 이상 반복하는 것을 추가로 포함한다.
또다른 실시태양에서, 캡슐화될 식품 입자는 액체 캡슐화 조성물 내의 유동 제한기로 직접 첨가될 수 있으며, 식품 입자는 단일 공급 조성물 중의 캡슐화 재료와 함께 난류 영역으로 유입될 것이다. 난류 대역에서 액체가 미립화되어 식품 입자가 캡슐화된다. 이 실시태양은 식품 입자가 액체 캡슐화 재료에 불용성이 아니거나, 또는 그의 품질이 액체 캡슐화 재료에 잠겨서 손상되지 않을 것을 가정한다. 이 실시태양에서, 외부 호퍼로부터의 입자의 일반적인 유입 지점은 밀폐될 것이다.
또한, 캡슐화된 입자를 두번째 (또는 추가로) 캡슐화하는 대신에, 캡슐화 입 자는 임의 수의 재료로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 시리얼 입자의 코팅이 기재되어 있는, 2002년 6월 19일자로 출원된, 동시 계류중인 공유된 출원 대리인 참조 번호 CL 1879; 또는 대두 제품, PUFAs 및 기타 재료를 코팅 및 캡슐화하는 것을 기재한, 공유된 동시 출원된 가출원 대리인 참조 번호 CL 2101, 2148 및 2149를 참조. 따라서, 예를 들어 식품 입자는 일련의 캡슐화 재료로 캡슐화될 수 있거나, 또는 수크로스 및 지방, 젤라틴 및 지방, 젤라틴 및 수크로스, 왁스 및 수크로스, 지방 및 기타 감미제, 지방 및 염, 및 기타 향료 등과 같은 조합으로 더 코팅됨으로써, 휘발성 보호제 및 코팅 물질의 독특한 조합에 의해 보존된 식품 입자 제품에서 목적하는 색소, 풍미, 방향 등을 얻을 수 있게 된다. 본 발명의 방법은 다중 캡슐화 및 코팅을 이용하여 실시될 때, 각 캡슐화 또는 코팅이 건조 식품 입자에 적용된 연속층이 최소 "혼합"된다는 점에서 그의 원래 일체성 및 기능을 유지하는 능력을 가지므로 독특하게 제조된 식품 입자를 생산할 수 있다.
또한, 식품 입자는 동일한 액체 캡슐화 재료로 여러번 추가로 캡슐화됨으로써 청구된 방법으로 캡슐화 재료의 두께가 특별하게 조절된 식품 입자로 생산되어 목적하는 수준의 입자의 확산 억제 및 보존이 가능해진다. 동일한 액체 캡슐화 재료로 여러번 캡슐화된 식품 입자는 연속 순환 방법 또는 배치식 방법으로 캡슐화될 수 있다. 제1 장치의 배출물을 연속 방법으로 제2 장치의 공급물로 전달함으로써 식품 입자에 다중 캡슐화를 제공할 수도 있다.
청구된 방법에서 캡슐화될 식품 입자가 미리 적용된 코팅을 함유할 수 있다는 것은 또한 당업계의 숙련인에게 자명할 것이다.
본 발명의 방법에는 몇가지 잇점이 있다. 출원인은 본 발명의 방법이 일반적으로 분무 건조, 분무 냉각, 압출, 유동층 또는 코아세르베이션 기술에 의존하는 통상적인 식품 캡슐화 방법보다 더욱 비용 효율적이라고 생각한다. 또한, 하나의 특별히 중요한 면에서, 이 방법은 배치 용적 및 배치 기간이 쉽게 변형되는 배치 방법으로서 연속적으로 작동되는 유연성을 갖는다. 또한, 이 방법은 액체 캡슐화 및 건조 단계가 본 발명의 장치를 거쳐 가는 식품 입자의 동일한 통과 중에 일어나는 건조 캡슐화 방법이므로, 전체적인 식품 품질이 통상의 기술에 비해 개선된다. 따라서, 입자 상의 액체의 체류 시간이 감소되므로 미생물의 오염 기회가 줄어들게 된다. 전체적인 식품 품질은 또한 본 발명의 방법으로 캡슐화된 식품 입자가 공정 전반에서 그의 형태, 구조적 일체성 및 입자 크기를 유지하는 것으로 관찰되었다는 점에서 개선된다. 또한 중요한 것은 식품의 방향, 향미 및 초기 습분을 나타내는 휘발물이 캡슐화 공정을 통해 상당히 보호되며 환경적인 바람직하지 못한 휘발 물질의 식품 입자 내로의 확산이 억제된다. 또한, 식품 입자는 식품 품질을 저하시킬 수 있는 환경적인 산화적 공정으로부터 상당히 보호된다.
본 발명의 장치 및 방법의 작동시의 유연성은 주의깊게 조절된 독특한 특징을 가진 고품질의 캡슐화된 식품 입자를 생산하게 한다. 예를 들면, 캡슐화 액체의 농도 값, 고체 입자 공급물 및 액체 캡슐화 공급물의 유속, 고체 공급물에 대한 액체 공급물의 비, 및 기체 흐름의 온도 및 속도는 모두 특별한 목적하는 특징을 가진 캡슐화된 식품 입자를 생산하기 위해 쉽게 변화될 수 있다.
임의의 식품 입자는 본 발명의 방법을 이용하여 캡슐화될 수 있다. 그러한 입자의 예는 전체적으로 식품 또는 향료로 이루어진 입자, 예를 들면 커피 분말, 향미제, 식품 성분, 분말 유제품, 분말 수프 제품, 분말 스낵 식품, 분말 음료 믹스, 분말 건강 및 피트니스 보충제 또는 베이킹 제품을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 방법을 이용하여 식품 또는 향료로 코어 식품 또는 비식품 입자를 코팅 또는 로딩함으로써 형성된 식품 입자를 캡슐화하는데 본 발명의 방법을 이용할 수 있다. 본 발명의 방법은 당업계에 공지된 다른 입자 코팅 또는 로딩 기술을 이용하여 코팅 또는 로딩된 식품 입자를 캡슐화하는데 이용될 수도 있다. 예를 들면, 코어 입자는 본 발명의 방법에 의해 캡슐화되기 전에 또다른 액체 또는 고체 식품 또는 향료로 개별적으로 코팅되는, 향신료 입자 또는 조미용 소금의 과립과 같은 식품 입자일 수 있거나; 또는 대안으로 입자는 본 발명의 방법에 의해 캡슐화되기 전에 식품 또는 향료로 로딩 또는 코팅되는 실리카 또는 이산화 티탄과 같은 비식품 재료로 이루어질 수 있다 (그러한 코어 비식품 입자가 캡슐화 식품 입자를 필요로 하는 사람 또는 동물 용도에서 섭취하기에 안전한 것으로 인정될 때).
커피 분말은 커피 콩을 분쇄함으로써 생긴 분말화 또는 과립화 입자이다.
향미제는 방향족 화학물질, 정유 및(또는) 천연 추출물의 조합물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 감미제 (천연 및 인공), 조미료 및 향신료를 추가로 포함한다.
식품 성분은 산, 염기, 완충제, 지질, 효소, 미생물, 항산화제, 보존제, 안료 및 염료, 응결 방지제, 정유, 미네랄, 아미노산, 펩티드 및 비타민을 포함하지 만, 이에 제한되는 것은 아니다.
분말 유제품은 분유, 분말 치즈, 분말 크림, 분말 카제인, 분말 락토스, 분말 요구르트, 분말 달걀 제품 및 분말 유청을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
분말 수프 제품은 임의의 건조 방법을 통해 형성된 건조 수프 제품이며, 이러한 건조 수프 제품은 물 첨가에 의해 재구성될 수 있다.
분말 스낵 식품은 가벼운 식사에 또는 식사 사이에 먹기 위해 이용되는 임의의 상기 또는 하기 식품을 포함한다.
분말 음료 믹스는 즉석 커피, 분말 코코아, 분말 차, 분말 과일 음료, 분말 조제유 및 분말 비-낙농 크리머를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
분말 건강 및 피트니스 보충제는 단백질 제품, 비타민 보충제, 섬유 보충제, 미네랄 보충제, 식이 보충제 및 분말 허브를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
베이킹 제품은 옥수수 전분, 베이킹 소다, 베이킹 파우더, 베이킹 효모, 건조 케이크 믹스, 분말 초콜렛, 분말 과일 및 분말 야채를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 방법에 의해 캡슐화되기 전에 식품 또는 향료로 로딩 또는 코팅될 수 있는 적합한 코어 식품 또는 비식품 입자는, 예를 들면 실리카, 이산화 티탄, 셀룰로스 가루 등을 포함한다.
적합한 액체 캡슐화 또는 코팅 재료는 임의의 식품, 영양 보충제, 음료, 조 제유 등과 같은 임의의 식품 용도에 사용될 수 있는 것이다. 사람 소비를 위한 용도는 일반적으로 안전하다고 인정 ("GRAS")되는 재료를 이용해야 한다. 애완동물 식품 또는 동물 사료에 포함시키기 위한 용도라면, 기타 액체 캡슐화 또는 코팅 재료가 적합할 수 있다. 예를 들면, GRAS로서 인정되는 일부 재료는 폴리사카라이드/히드로콜로이드, 예를 들면 전분, 한천/아가로스, 펙틴/폴리펙테이트, 카라기난 및 기타 고무; 단백질, 예를 들면 젤라틴, 카제인, 제인, 대두 및 알부민; 지방 및 지방산, 예를 들면 모노-, 디- 및 트리글리세리드, 라우르산, 카프르산, 팔미트산 및 스테아르산 및 그의 염; 셀룰로스 유도체; 친수성 및 친지성 왁스, 예를 들면 쉘락, 폴리에틸렌 글리콜, 카르나우바 왁스 또는 밀랍; 당 유도체 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
그러한 액체 캡슐화 또는 코팅 재료의 예는 감미제, 식용 향미제 또는 증강제, 식용 색소, 식용 방향제, 응결 방지제, 습윤제, 항미생물제, 항산화제, 표면 개질제, 탄수화물, 단백질, 지질, 미네랄 또는 영양 보충제를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
감미제의 예는 사카린, 시클라메이트, 모넬린, 타우마틴, 쿠르쿨린, 미라쿨린, 스테비오사이드, 필로둘신, 글리시르히진, 니트로아닐린, 디히드로칼콘, 둘신, 수오산, 구아니딘, 옥심, 옥사티아지논 디옥사이드, 아스파탐, 알리탐 등과 같은 당 대체물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 모노사카라이드 및 올리고사카라이드가 언급될 수도 있다. 모노사카라이드의 예는 갈락토스, 프럭토스, 글루코스, 소르보스, 아가토스, 타가토스 및 크실로스를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 올리고사카라이드로서, 수크로스, 락토스, 락툴로스, 말토스, 이소말토스, 말툴로스, 사카로스 및 트레할로스가 언급될 수 있다. 사용될 수 있는 기타 감미제로는 고 프럭토스 옥수수 시럽을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
식용 향미제 또는 증강제의 예는 모노소듐 글루타메이트, 말톨, 5'-모노뉴클레오티드, 예를 들면 이노신 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
식용 색소의 예는 타르트라진, 리보플라빈, 쿠르쿠민, 제아산틴, β-카로텐, 빅신, 리코펜, 칸타산틴, 아스탁산틴, β-아포-8'-카로테날, 카르모이신, 아마란트, 폰시우 (Ponceau) 4R (E124), 카르민 (E120), 안토시아니딘, 에리트로신, 레드 2G, 인디고 카르민 (E132), 페이턴트 블루 V (E131), 브릴리언트 블루, 클로로필, 클로로필린 구리 복합체, 그린 S (E142), 블랙 BN (E151) 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
식용 방향제의 예는 카르보닐 화합물, 피라논, 푸라논, 티올, 티오에테르, 디- 및 트리술피드, 티오펜, 티아졸, 피롤, 피리딘, 피라진, 페놀, 알코올, 히드로카본, 에스테르, 락톤, 테르펜, 휘발성 황 화합물 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
응결 방지제의 예는 나트륨, 칼륨, 칼슘 헥사시아노페레이트 (II), 규산 칼슘, 규산 마그네슘, 제3 인산 칼슘, 탄산 마그네슘 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
습윤제의 예는 1,2-프로판디올, 글리세롤, 만니톨, 소르비톨 등을 포함하지 만, 이에 제한되는 것은 아니다.
항미생물제의 예는 벤조산, PHB 에스테르, 소르브산, 프로피온산, 아세트산, 아황산 나트륨 및 메타 중아황산 나트륨, 디에틸 피로카보네이트, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 아질산염, 질산염, 항생물질, 디페닐, o-페닐페놀, 티아벤다졸 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
항산화제의 예는 토코페롤, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸 (BHT), tert-부틸-4-히드록시아니솔 (BHA), 프로필갈레이트, 옥틸갈레이트, 도데실갈레이트, 에톡시퀸, 아스코르빌 팔미테이트, 아스코르브산 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
표면 개질제의 예는 모노-, 디아글리세리드 및 유도체, 당 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르, 스테아릴-2-락틸레이트 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
영양 보충제의 예는 레티놀 (vit A), 칼시페롤 (vit D), 토코페롤 (vit E), 피토메나디온 (vit K1)으로 구성된 지용성 비타민 군, 티아민 (vit B1), 리보플라빈 (vit B2), 피리독신 (vit B6), 니코틴아미드 (니아신), 판토텐산, 비오틴, 엽산, 시아노코발아민 (vit B12), 아스코르브산 (vit C)으로 구성된 수용성 비타민 군, 다가불포화 지방산 (PUFA) 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
액체 코팅 재료에 사용될 수 있는 기타 탄수화물은 폴리사카라이드, 예를 들면 한천, 알긴산염, 카라기난, 푸르셀라란, 아라비아 고무, 가티 고무, 트라가칸트 고무, 카라야 고무, 구아란 고무, 로커스트 빈 고무, 타마린드 가루, 아라비노갈락 탄, 펙틴, 전분, 변성 전분, 덱스트린, 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 헤미셀룰로스, 산탄 고무, 스클레로글루칸, 덱스트란, 폴리비닐 피롤리돈 등을 포함한다.
지질의 예는 포화 및 불포화 지방산, 모노- 및 디아실글리세롤 트리아실글리세롤, 포스포리피드, 글리코리피드, 포스파티딜 유도체, 글리세롤글리코리피드, 스핑고리피드, 지단백질, 디올 지질, 왁스, 쿠틴 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
미네랄의 예는 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 염화물, 인산염, 철, 구리, 아연, 망간, 코발트, 바나듐, 크롬, 셀레늄, 몰리브덴, 니켈, 붕소, 실리카, 규소, 불소, 요오드, 비소 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
GRAS 캡슐화 재료의 다른 예는 수크로스 또는 말토덱스트로스와 같은 감미제의 용액, 제인, 카제인, 젤라틴, 대두 단백질, 유청 단백질과 같은 단백질의 용액, 경화 대두유와 같은 유지의 용액, 또는 염화 나트륨과 같은 무기 물질의 용액, 또는 물 중의 이산화 티탄과 같은 물질의 슬러리를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 캡슐화 재료는 방습제, 보존 기간 연장제, 보향제를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 면에서, 본 발명은 본 발명의 방법을 이용하여 제조된 임의의 캡슐화 식품 입자에 관한 것이다.
본 발명의 방법을 실시하는데 이용되는 바람직한 장치는 일반적으로 상기 논의된 공유된 PCT 출원 WO 97/07879호에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 바람직한 장치는 도 1 및 도 2에 일반적으로 (10)으로 나타내어져 있다.
이제 도 1 및 2를 참조로 한다:
제1 챔버는 도 1 및 2에 (12)로 나타내어져 있다. 유동 제한기 (14)는 제1 챔버의 한 단부에 배치되어 있다. 유동 제한기는 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 전형적으로 제1 챔버의 다운스트림 단부에 배치되어 있다. 유동 제한기 (14)는 도 2의 상세도에 나타낸 바와 같이 출구 단부 (14a)를 갖는다. 유동 제한기가 제1 챔버와 다른 요소로서 나타내어져 있지만, 그것은 필요시에 그것과 일체로 형성될 수 있다. 본 발명의 유동 제한기는, 유동을 제한하여 그것에 통과되는 유체의 압력을 증가시키는 작용을 한다면 다양한 형태를 가질 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 유동 제한기는 노즐이다.
도 1 및 2에 나타낸 바와 같이 제1, 또는 액체 유입 라인 (16)은 액체 조성물을 챔버에 정량 첨가하기 위해 제1 챔버와 유체 교류되도록 배치된다. 액체 유입 라인 (16)은 액체 조성물을 유동 제한기 (14)의 출구에서, 바람직하게는 그의 축 길이를 따라 볼 때 유동 제한기의 중앙에서 제1 챔버 (12)에 정량 첨가한다. 액체 조성물은 도 1에 나타낸 바와 같이 액체 조성물을 함유하는 저장 용기 (20)로부터 정량 펌프 (18)에 의해 액체 유입 라인 (16)을 통해 정량 첨가된다.
액체 조성물은 캡슐화 재료로서 사용되는 재료가 액체에 용해된 용액, 또는 캡슐화 재료로서 사용되는 재료가 액체에 용해되지 않은 슬러리, 또는 에멀젼일 수 있다. 대안으로, 액체 조성물은 캡슐화 재료로서 사용되는 용융액일 수 있다. 용융액이란 그의 융점 또는 그 이상이지만 그의 비점 아래 온도에서의 임의의 물질을 의미한다. 이러한 임의의 경우에, 액체 조성물은 캡슐화 재료 이외의 성분들을 포함할 수 있다. 액체 조성물이 용융액일 때, 저장 용기 (20)는 액체 조성물을 용융액 형태로 유지하기 위해 액체 조성물의 용융 온도 이상의 온도로 가열되어야 함을 인식해야 한다.
제2, 또는 기체 유입 라인 (22)이 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이 제1 챔버와 유체 교류되도록 배치된다. 일반적으로, 기체 유입 라인은 유동 제한기의 업스트림에 있는 제1 챔버와 유체 교류되도록 배치되어야 한다. 기체 유입 라인 (22)은 유동 제한기를 통해 제1 기체 흐름을 주입하여 난류 흐름을 형성한다. 난류는 액체 조성물에 전단력을 제공하여 액체 조성물이 미립화되도록 한다.
제1 기체 흐름은 유동 제한기의 출구에서 충분한 세기의 난류가 형성되도록 하기 위해, 유동 제한기에 유입되기 전에 기체를 음속의 적어도 ½, 또는 그 이상으로 가속하기에 충분한 정체 압력을 가져야 한다. 특별한 기체 흐름, 예를 들면 공기 또는 질소에 대한 음속은 기체 흐름의 온도에 좌우된다. 이는 음속 C에 대한 수학식으로 표시된다:
Figure 112005007169473-PCT00001
여기서,
k = 기체에 대한 비열의 비
g = 중력 가속도
R = 보편 기체 상수
T = 기체의 절대 압력
따라서, 제1 기체 흐름의 가속도는 기체 흐름의 온도에 좌우된다.
상기한 바와 같이, 그것은 액체 조성물의 미립화를 야기시키는 가압된 가스이다. 액체 유입 라인 내의 액체 조성물의 압력은 기체 흐름의 시스템 압력을 극복하기에 충분할 필요가 있다. 액체 유입 라인은 난류 대역 전에 연장된 축 길이를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 액체 유입 라인이 너무 짧은 경우, 유동 제한기는 막히게 된다.
유동 제한기를 통해 주입되기 전에 제1 기체 흐름을 임의로 가열하기 위해 제2 유입 라인 및 유동 제한기의 업스트림에 배치된 수단이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 가열 수단은 도 1에 나타낸 바와 같은 가열기 (24)를 포함한다. 대안으로, 가열 수단은 열 교환기, 저항 가열기, 전기 가열기, 또는 임의 유형의 가열 장치를 포함할 수 있다. 가열기 (24)는 제2 유입 라인 (22)에 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같은 펌프 (26)는 제1 기체 흐름을 가열기 (24)를 거쳐 제1 챔버 (12) 내로 운반한다. 용융액이 캡슐화 재료로서 사용될 때, 기체 흐름은 용융액을 액체 (즉, 용융) 형태로 유지하기 위해, 용융액의 용융 온도 또는 그 이상의 온도로 가열되어야 한다. 용융액을 사용할 때, 제1 유입 라인의 막힘을 방지하기 위해, 주입 전에 용융액을 공급하는 제1 유입 라인에 보조 열을 제공하는 것이 유용할 수도 있다.
도 1 및 2에 나타낸 바와 같이 호퍼 (28)가 이용될 수 있다. 호퍼 (28)는 난류 대역에 입자를 도입한다. 유동 제한기의 배출 단부는 호퍼의 중앙선에서 호 퍼 아래 제1 챔버에 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 입자가 난류 대역에 직접 도입되게 하는 작용을 한다. 이는, 상기한 바와 같이 난류가 액체 조성물에 전단력을 제공하여 액체 조성물이 미립화 되도록 하므로 중요하다. 그것은 또한 입자를 가장 쉽게 공급하기 위한 구조를 제공하여 작업성을 증가시킨다. 또한, 전단력은 미립화된 액체 조성물을 분산시키고 입자와 혼합시켜 입자가 캡슐화되도록 한다. 호퍼 (28)는 도 1에 화살표 (29)로 표시된 바와 같이 저장 용기 (30)로부터 직접 공급될 수 있다. 본 발명의 호퍼는 액체 유입 라인 (16)으로부터 난류 대역으로의 액체 공급물에 입자를 특별한 비로 정확하게 정량 첨가하기 위한 정량 장치를 포함할 수 있다. 이러한 정량은 입자 상의 캡슐화 수준을 결정한다. 전형적으로, 본 발명의 호퍼는 대기에 개방되어 있다. 용융액이 사용된다면, 입자는 주위 온도인 것이 바람직한데, 초기에 더 높은 온도인 용융액이 난류 대역에서 입자를 캡슐화한 후에 용융액의 응고가 용이해지기 때문이다.
제1 챔버 주위의 제2 챔버 (32)가 도 1 및 2에 나타내어져 있다. 또한, 제2 챔버는 본원에 다르게는 난류 대역으로서 불리우는, 미립화된 캡슐화 액체 및 식품 입자의 난류 영역을 둘러싼다. 제2 챔버 (32)는 제2 기체 흐름을 제2 챔버 내로 도입하기 위한 입구 (34)를 갖는다. 제2 챔버 (32)의 입구는 바람직하게는 제2 챔버의 업스트림 또는 그 부근에 위치된다. 제2 챔버 (32)의 출구는 도 1에 (36)으로 나타낸 것과 같은 수집 용기에 연결된다. 제2 기체 흐름은 난류 영역 내에서 재순환 경향을 감소시키는 작용을 하고 캡슐화된 입자를 냉각시키고 도 2에 화살표 (31)로 예시된 바와 같이 수집 용기를 향해 운반한다. 특히, 용액 또는 슬러리가 사용될 때에는, 용액 또는 슬러리의 고체가 난류 대역과 용기 사이에서 냉각되므로 입자가 용기에 도달하는 시간까지, 용액 또는 슬러리의 고체를 포함하는 고체 캡슐화가 입자 상에 형성된다. 용융액이 사용될 때에는, 액체 조성물이 난류 대역에서 냉각되므로 입자가 용기에 도달하는 시간까지, 용융액을 포함하는 고체 캡슐화가 입자 상에 형성된다. 제1 기체 흐름 뿐만 아니라 제2 기체 흐름도 수집 용기 (36)의 상부를 거쳐 배기된다.
도 1 및 2에 나타낸 바와 같은 구조의 경우, 입구 (34)는 제2 기체 흐름을 제2 챔버 내로 공급하는, 도시되지 않은 환풍기에 연결될 수 있다. 그러나, 환풍기 및 제2 챔버 (32)는 생략될 수 있으며, 제1 기체 흐름을 사용하여 입자들을 냉각시키고 용기 (36)로 운반할 수 있다. 이러한 경우에, 용액, 슬러리 또는 용융액으로부터의 고체는 난류 대역과 수집 용기 사이의 대기에서 냉각되어 입자 상에 응고되고, 캡슐화된 입자는 수집 용기 (36)로 떨어진다.
난류 대역의 축 길이는 제2 챔버 직경의 약 10배인 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 유동 제한기의 출구에서의 압력이 최소가 된다. 입자는 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 바람직하게는 호퍼의 중앙선에 위치된 유동 제한기의 출구 부근에서 제2 챔버 (32) 내로 공급된다. 출구에서의 압력이 너무 크면, 입자는 호퍼로 다시 흘러들어갈 것이다.
이용시에, 제2 기체 흐름의 압력은 캡슐화된 입자를 난류 대역에서 수집 대역으로 운반하는 것을 돕기에 충분해야 하지만, 제1 기체 흐름의 압력보다는 작아야 한다. 이는 제1 기체 흐름과 제2 기체 흐름 사이의 높은 상대 속도 차이가 입 자를 캡슐화하는데 충분한 난류도를 형성하기 때문이다.
본 발명의 방법이 도 1, 2 및 3에 예시된 장치를 사용하여 실시될 수 있지만, 본 발명의 방법이 예시된 장치에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 상기한 바와 같이, 그 방법은 캡슐화될 물질이 장치로 공급되고, 캡슐화되고 고체와 액체의 분리 및(또는) 여과 없이 수집되는 1-단계 공정을 제공한다. 또한, 본 발명의 방법의 원 패스, 또는 주기가 입자를 기능적으로 캡슐화하지만, 원하는 캡슐화 두께에 따라서 추가의 캡슐화 재료를 입자에 부착시키기 위해 원 패스 이상이 필요할 수 있음을 이해하여야 한다.
바람직한 방법은 액체 조성물을, 도 1 및 2에 나타낸 유동 제한기 (14)와 같은 유동 제한기로 정량 첨가하는 단계; 액체 조성물을 유동 제한기로 정량 첨가하는 것과 동시에, 예를 들어 도 1 및 2에 (22)로 나타낸 것과 같은 기체 유입 라인으로부터 유동 제한기를 통해 기체 흐름을 주입하여 본원에서 난류 대역으로서 칭해지기도 하는 난류 영역을 형성하는 단계; 및 액체 조성물의 정량 첨가 및 기체 흐름의 주입과 동시에 난류 대역에 입자를 첨가하는 단계를 포함한다.
기체 흐름은 바람직하게는 유동 제한기를 통해 주입되기 전에 제어된다. 기체 흐름은 도 1에 나타낸 가열기 (24)와 같은 가열기에 의해 가열될 수 있다. 상기한 바와 같이, 액체 조성물이 용액 또는 슬러리일 때, 기체 흐름은 용액 또는 슬러리의 액체를 기화하고 용액 또는 슬러리의 고체가 남아있도록 하기에 충분한 온도로 가열된다. 액체 조성물이 용융액일 때, 기체 흐름은 액체 조성물, 특히 용융액을 액체 (즉, 용융) 형태로 유지하기 위해, 액체 조성물의 용융 온도 부근의 온 도로 가열되어야 한다. 용융액을 사용할 때, 제1 유입 라인의 막힘을 방지하기 위해, 주입 전에 용융액을 공급하는 제1 유입 라인에 보조 열을 제공하는 것이 유용할 수도 있다.
난류 대역에서의 혼합으로 입자가 캡슐화 재료로 캡슐화된다. 그 입자는 난류 대역에서 첨가되는 액체와 입자의 비를 조절하기 위해 정량 첨가되는 것이 바람직하다. 이는 입자의 동일한 수준의 캡슐화를 형성한다. 용액 또는 슬러리가 사용될 때, 가열된 기체 흐름으로부터의 열은 용액 또는 슬러리의 액체를 증발시켜 용액 또는 슬러리의 고체를 잔류시켜 입자를 캡슐화하는 작용을 한다. 그후에, 난류 대역에서의 혼합에 의해 입자가 용액 또는 슬러리로부터의 잔류 고체로 캡슐화된다. 용융액이 사용될 때에는, 난류 대역에서의 혼합에 의해 입자가 용융액으로 캡슐화된다.
상기한 바와 같이, 난류 대역은 고압 기체를 유동 제한기를 통해 주입하는 작동에 의해 형성된다.
난류 대역 내의 입자의 체류 시간은 제1 챔버의 형태 및 기체 유입 라인으로부터 주입된 기체의 양에 의해 결정된다. 난류 대역 내의 입자의 평균 체류 시간은 바람직하게는 250 밀리초 미만이다. 더욱 바람직하게는, 난류 대역 내의 입자의 평균 체류 시간은 25 내지 250 밀리초의 범위이다. 난류 대역의 작용으로 인해 체류 시간이 짧을 수 있다. 짧은 체류 시간은 시간 및 그에 따른 입자 캡슐화 비용을 감소시키므로 본 발명의 방법을 통상의 캡슐화 방법에 비해 유리하게 만든다. 또한, 본 발명의 방법은 선행 기술의 방법에 비해 상당히 더 작은 크기의 입자를 캡슐화할 수 있다. 전형적으로, 입자는 대기에 개방되어 있는, 도 1 및 2에 나타낸 호퍼 (28)와 같은 호퍼로부터 공급된다. 상기한 바와 같이, 액체 조성물이 용융액일 때, 입자는 주위 온도인 것이 바람직한데, (초기에 더 높은 온도인) 용융액이 난류 대역에서 입자를 캡슐화한 후에 용융액의 응고가 용이해지기 때문이다.
본 발명의 방법은 캡슐화된 입자를 냉각하고 운반하기 위해 난류 대역의 업스트림에 또다른 기체 흐름을 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 다른 기체 흐름은 도 1 및 2에 나타낸 제2 챔버 (32)와 같은 챔버를 통해 첨가된다. 상기 설명한 바와 같이, 제2 기체 흐름의 압력은 캡슐화된 입자를 난류 대역에서 수집 용기로 운반하는 것을 돕기에 충분해야 하지만, 캡슐화하기 위해 제1 기체 흐름의 압력보다는 작아야 한다. 용액 또는 슬러리가 사용될 때, 용액 또는 슬러리의 고체는 난류 대역과, 상기한 수집 대역 (36)과 같은 수집 용기 사이의 제2 챔버에서 냉각되어 입자 상에 응고된다. 용융액이 사용될 때, 용융액은 난류 대역과 수집 용기 사이의 제2 챔버에서 냉각되어 입자 상에 응고된다. 제2 챔버가 포함되지 않는다면, 고체 또는 용융액은 난류 대역과 수집 용기 사이의 대기에서 냉각되어 입자 상에 응고되고, 캡슐화된 입자는 용기로 떨어진다.
캡슐화 재료는 일반적으로 액체이며, 단일 또는 다중 화학 조성물일 수 있다. 따라서, 그들은 순수한 액체, 용액, 현탁액, 에멀젼, 용융 중합체, 수지 등일 수 있다. 이 물질은 일반적으로 1 내지 2,000 센티포이즈 범위의 점도를 갖는다. 적용되는 캡슐화는 화학적 조성에 따라서 친수성, 소수성 또는 양쪽성일 수 있다. 1가지 이상의 캡슐화가 적용된다면, 그것은 이전 캡슐화에 부착되는 다른 외피로서 또는 캡슐화될 재료 표면 상에 개개의 입자로서 적용될 수 있다. 이들 재료는 또한 반응성이므로 그들이 캡슐화되고 있는 재료를 점도 증가시키거나 고체 또는 반고체 물질로 변화시킨다. 선택된 물질 상에 형성된 캡슐화가 상기한 범위 내에 들도록 하기 위해서, 캡슐화 재료는 캡슐화가 분자 수준에서 성장되도록 분자 분산될 수 있어야 한다.
도 1, 2 및 3에 나타낸 장치는 많은 방법에 사용될 수 있다. 그러한 방법 중의 하나는 옥수수 시럽 고체를 감미제, 향료, 색소 등으로 캡슐화하는 것이다. 이 공정에서는, 식품 입자가 장치에 유입되고 식품 입자를 캡슐화하는데 사용될 재료가 호퍼를 통해 고전단력/난류 대역으로 장치 내로 공급된다. 결과의 미립화된 캡슐화 재료는 식품 입자가 장치를 통해 공기압 운반될 때 식품 입자의 표면에 캡슐화된다. 공정의 온도는 공정 작동 압력에서 용매의 증기 온도보다 5 ℃ 이상 높으므로, 캡슐화 혼합물 내의 휘발성 물질 (예를 들면, 물)은 몇 밀리초 내에 기화된다. 그후에, 캡슐화된 옥수수 시럽 고체는 공정의 한 끝에서 다른 끝까지 실질적인 순 수분 증가가 없도록 실질적으로 건조한 상태로 장치에서 빠져나간다.
대류 건조 공정은 식품 입자 표면 상에 용액, 슬러리 또는 에멀젼 캡슐화함으로써 생긴 잔류 휘발물을 제거하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 캡슐화된 고체의 입자 크기는 기질과 캡슐화 두께의 합과 동일한 입자 크기를 가진 건조한 분산 생산물로서 공정을 빠져나간다. 공정 설계는 습윤 입자가 그들이 점착될 수 있는 임의의 벽에 도달하는 것을 미리 배제하여 시스템의 청결함을 개선시키고, 또한 생길 가능성이 있는 임의의 입자간 또는 입자 대 벽 점착을 감소시킬 수 있는 재순 환 시스템을 포함할 수 있다. 이 공정은 플래시 건조, 공기압 콘베이어 건조, 분무 건조 또는 그의 조합을 포함한 임의의 많은 방법으로부터 선택될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 건조하기 위한 체류 시간은 일반적으로 1분 미만이며, 바람직하게는 밀리초 시간대이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 도 1 및 2의 장치는 대체 구조를 가질 수 있다. 고체는 호퍼 (43)를 통해 장치에 유입된다. 액체는 장치 상단에 위치된 액체 유입관 (42)을 통해 첨가되어 고전단력/난류 대역으로 배출된다. 고온 기체는 노즐 (41)을 통해 챔버 (44)로 유입된다. 챔버 (44)로부터 배출된 생산물은 수집기 (40)로 빠져나간다. 이러한 구조는 캡슐화하는데 사용되는 액체를 더욱 신속하게 변화시킬 수 있으며, 유지하는데 비용이 적게 든다.
본 발명의 캡슐화된 입자는 몇몇 산업에서, 특히 식품, 영양 및 건강 부문에서 많은 유용성을 가질 것이다. 예를 들면, 캡슐화는 식품의 영양분 함량을 개선시키거나 유지시키고; 수분 오염 또는 산화를 방지하여 향미 손실을 방지하고; 캡슐화된 액체로의 이취의 흡수를 방지하고; 보존 기간 및 안정성을 연장시키고; 식품 성분을 가공, 저장 또는 사용 중에 적절한 시간에 전달하는데 이용될 수 있다.
또한, 식품, 영양 및 건강 제품을 입자 형태로 캡슐화함으로써 이들 재료의 저장, 측정 및 전달 용이함이 크게 개선된다. 분말화 액체의 가공이 편리할 수 있다. 포장된 건조 제품은 동일한 함수량을 갖지만 자유 또는 비캡슐화된 상태인 제품보다 더 낮은 수분 활성을 가질 것이다. 캡슐화된 액체 입자는 더 긴 보존 기간을 가질 것이며 미생물 증식으로 인한 부패 위험이 적을 것이다.
본 발명은 예시를 위해 제공되고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는 다음 실시예에 의해 더 설명된다.
일반적으로, 실시예 1 및 2는 향미 산업에서 일반적으로 인정된 "모델 향미 시스템" 분석을 이용하여 본원에 청구된 캡슐화 기술의 효능을 입증하기 위해 실시되었다. 이 분석은 캡슐화 입자 내의 휘발 물질의 보유력을 측정하여 캡슐화 효능을 측정한다. 예를 들면, 휘발성 "프로브" 칵테일 (예를 들면, 피롤, 디아세틸 등)을 옥수수 시럽 고체와 혼합하고 분무 건조하였다. 이들 입자를 본 발명의 캡슐화 방법을 이용하여 각종 재료로 캡슐화하였다. 수 활성을 조절하여 (Aw = 0.11, 0.33) 저장한 후에, 이들 휘발성 프로브의 방출 속도를 가스 크로마토그래피 방법을 이용하여 측정하였다.
모델 데이타 시스템은 다음 형태의 데이타를 제공한다:
Figure 112005007169473-PCT00002
여기서, c는 일정한 시간에서의 식품 입자 내의 휘발성 화학종의 농도이며, co는 식품 입자 샘플 내의 휘발성 화학종의 초기 농도이다.
데이타를 A 대 시간 (일반적으로 30-40일) 형태로 플롯팅하였다. 분석 시간 경과 동안의 회귀 기울기를 계산하고 양의 정수로서 나타내었다. 이는 Χ로서 칭해지며 하루 당 손실된 휘발물 분율의 증가의 자연 대수로 간주될 수 있다. 그것 은 그의 방출을 추적하기 위해 특정 휘발물 프로브 (예를 들면, 메탄올)에 대해 결정될 수 있다. 또한, Χ는 전체 코팅 효과를 평가하기 위해 식품 입자 시스템 내의 모든 휘발물의 평균으로서 결정될 수 있다. Χ가 한정된 기간 (Τ) 동안의 실험적 데이타 및 분석에 의해 결정된 파라메터이긴 하지만, 그의 분석적 결정은 다음과 같다:
Figure 112005007169473-PCT00003
상기 데이타는 비교 목적을 위해 해석하고 이용하기 어려운 형태로 발생된다. 그러므로, 이 데이타의 편차 형태는 캡슐화 입자의 보유 특성을 평가하는데 사용하기 더 용이한 더 간단한 무차원 항과의 상관관계를 기초로 하여 이용한다.
ψ의 정의
ψ는 휘발성 화학종을 보유하는 성향으로서 정의된다. ψ의 계산은 다음과 같다:
Figure 112005007169473-PCT00004
여기서, Χ대조용은 비코팅된 식품 입자 시스템에 관한 것이며, 또는 다르게는 그것은 코팅제의 적용없이 시스템을 통해 퍼징된 후의 비코팅된 식품 입자의 Χ 값이다. 일부의 강한 휘발성 화학종이 특정 작동 조건하에서 공정 내의 열에 노출됨 으로써 간단히 손실되므로 관련 대조용의 주의깊은 선택이 중요하다.
ψ는 캡슐화 입자로 나누고 원점에 대해 정규화한 대조용에 대한 값의 비를 제공한다. 재현 Χ는 시험 입자의 손실된 휘발물 분율의 증가의 자연 대수이다.
ψ의 해석
* 휘발물을 보유하는 성향이 동일함 (대조용과 비교) ψ= 0
* 휘발물을 보유하는 성향이 2배 ψ= 1
* 휘발물을 보유하는 성향이 3배 ψ= 2
* 휘발물 손실이 촉진됨 -1 < ψ< 0
즉, 양의 ψ는 대조용보다 더 큰 비율의 휘발물의 보유를 나타낸다.
음의 ψ는 휘발물이 대조용보다 더 빠르게 입자로부터 손실됨을 나타낸다. (캡슐화의 역전, 그것이 가능하다면).
경우 1
휘발물이 대조용보다 느리게 손실되는 경우 (캡슐화는 휘발물을 보유함)
ψ→ ∞
경우 2
휘발물이 대조용과 동일한 속도로 손실되는 경우
ψ= 0
경우 3
휘발물이 대조용보다 빠르게 손실되는 경우
ψ→ -1
무차원 파라메터 ψ가 휘발물의 보유력 증가에 대해 가장 민감하다는 것에 주목한다. 유용한 캡슐화가 휘발물의 방출 속도를 가속시키는 것이 아니라 감속시켜야 하므로 이는 바람직하다. 하기 실시예 1 및 2에 제공된 데이타는 이러한 이론적 근거를 기초로 하여 해석된다.
실시예 1: 수크로스 캡슐화 옥수수 시럽 고체
재료 및 건조 방법: 25 덱스트로스 등가의 옥수수 시럽 고체 ("CSS"; Maltrin M-250, Grain Processing Corp., Muscatine, IA)의 수성 슬러리를 건조 (40% 고형분) 전날에 제조하였다. 이로써 캐리어의 완전한 수화를 확인하였다. 휘발물을 분무 건조 직전에 수화된 매트릭스에 첨가하고 그리코 (Greerco) 고전단 믹서를 사용하여 균질화하였다. 사용된 휘발물 및 그의 초기 농도를 하기 표 1에 나타내었다.
모델 휘발 시스템에 사용된 휘발물
에틸 메르캅탄 1000 ppm* 메틸 포르메이트 1500 ppm 에틸 포르메이트 1500 ppm 프로필 포르메이트 1500 ppm 헥산 1000 ppm 에틸 아세테이트 1500 ppm
에탄올 3000 ppm 프로판올 5000 ppm 디아세틸 3000 ppm 펜탄디온 3000 ppm 리모넨 3000 ppm 푸르푸랄 5000 ppm
아세트알데히드 1000 ppm 아세톤 2000 ppm 프로판알 1000 ppm 부탄알 1000 ppm 메탄올 5000 ppm 피롤 4000 ppm
* 고형분 기준

방향 매트릭스를 204 ℃ 입구 및 88 ℃ 출구 공기 온도에서 타워 건조기에서 분무 건조시켰다. 이 건조기는 압력 분무기 (400 psi 압력에서 분무 시스템 노즐 69/20 인서트)를 사용한다.
샘플 캡슐화: 분무 건조된 휘발물을 함유하는 CSS의 샘플을 도 1에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 캡슐화하였다. 장치는 10 ㎜의 노즐 목 및 6.5 ㎜ O.D. 및 4.8 ㎜ I.D.의 중앙 액체 공급관을 가진, 직경이 32 ㎜이고 길이가 300 ㎜인 혼합 챔버를 가졌다. 장치는 고체 입자를 정량 첨가하기 위한 단일 스크류 정량 공급기 (AccuRate) 또는 진동 공급기 (Syntron)를 가졌다. 튜브연동식 펌프에는 액체를 정량 첨가하기 위한 6.5 ㎜ 타이곤 (Tygon) 엘라스토머 튜브가 장치되었다. 분무 건조된 휘발물을 함유하는 CSS를 1000-1300 grams/분 ("g/분)으로 시스템에 정량 첨가하였다. 수크로스 시럽은 95 ℃였고, 튜브연동식 펌프를 사용하여 중심관에 100-170 g/분으로 정량 첨가하였다. 질소 가스를 414 KPa로 노즐에 공급하였으며 노즐에서의 그의 온도는 22 ℃였다. 질소 가스를 사용하여 수크로스 시럽을 미립화하고, 혼합 대역 내에 부압을 형성하여 CSS의 첨가를 유도하고, CSS로부터 잔류 수분을 증발시키기 위한 열을 제공하였다. 혼합/건조 생산물을 14 인치 이송관의 다운스트림에 바로 인접한 폴리에스테르 트윌 백 필터에 수집하였다. 샘플은 캡슐화 입자의 최종 질량의 7.6%, 8.0% 및 10.2%와 동일한 수크로스 캡슐화를 함유하였다.
캡슐화 후에, 샘플을 저장 연구하기 위해 트레이에 놓았다. 샘플 트레이는 1 ㎝를 넘지 않는 유동층 깊이에서 각각 약 80 g의 CSS를 유지하는 플렉시글라스 (10 ㎝ x 20 ㎝ x 1 ㎝)로 제조되었다. 트레이를 포화 염 용액을 함유하는 피쉬 탱크에 놓아서 목적하는 저장 상대 습도를 제공하였다. 탱크는 약 2 ㎏의 포화 염 용액을 함유하여 0.11 Aw (LiCl) 또는 0.33 Aw (MgCl2) 환경을 제공하였다. 부하된 탱크를 저장 기간 내내 35 ℃ 인큐베이터에 두었다. 각 분말의 샘플을 대조용으로서 밀폐된 유리병에 -29 ℃에서 저장하였다.
샘플 분석: 선택된 샘플을 저장 기간 내내 수 활성에 대해 분석하였다. 샘플을 정적 헤드스페이스 기술 (Agilent Headspace Sample 7694)을 사용하여 가스 크로마토그래피 ("GC")에 의해 휘발물에 대해 분석하였다. 작동 조건은 다음과 같다:
GC 작동 조건
GC 모델: 5890
컬럼: DB-왁스, 30 m x 0.25 ㎜ x 0.25 ㎛ (J & W Scientific)
주입: 분할 라이너, 분할 비 31:1
GC 컬럼 헤드 압력: 15 psi
오븐 : 40 ℃/6분/15 ℃/분 내지 200 ℃, 5분
검출기: H2: 40 ㎖/분; 공기: 450 ㎖/분
헤드스페이스 샘플러 작동 조건
애질런트 (Agilent) 헤드스페이스 샘플러 7694
캐리어 압력: 168 psi
바이알 압력: 2.8 psi
샘플 크기: 샘플 루프 1 ㎖
대역 온도: 오븐-60 ℃, 루프-75 ℃, 이송 라인-85 ℃
바이알 평형화 시간: 50분
가압 시간: 0.5분
루프 충진 시간: 0.5분
루프 평형화 시간: 0.5분
주입 시간: 1분
바이알 파라메터: 고도의 진동
저장 중에 휘발물 보유를 확인하기 위해, 분말 샘플 (2 g)을 헤드스페이스 분석을 위해 물 (3 g)로 재구성하였다. 저장 중의 샘플을 0 시간 및 0일, 2일, 4일, 7일, 9일, 14일, 17일, 23일, 32일 및 39일에 분석하였다. 각각의 건조된 제품의 초기 샘플을 냉동 조건 하에서 저장하여 분석 대조용으로서 제공하였다.
확산을 통한 휘발물의 손실이 0.11의 Aw에서 아주 낮으므로, 표 2의 결과는 0.33의 Aw에서 저장 중의 손실에 집중되었다.
표 2는 7.6 및 8.0%의 단일 수크로스 코팅을 가진 CSS의 캡슐화는 비캡슐화 샘플에 비해 휘발물 손실 속도에 대해 약간의 효과를 가짐을 나타낸다 (ψ = 0.28 및 0.13). 10.2%의 CSS의 단일 수크로스 코팅을 가진 CSS의 캡슐화는 휘발물 손실을 더 큰 정도로 감소시켰다 (ψ = 4.83).
실시예 2: 수크로스에 의한 옥수수 시럽 고체의 다중 캡슐화
도 1에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여 휘발물을 함유하는 분무 건조된 CSS의 샘플을 코팅하였다. 이 장치를 3회 작동시켰다. 실험 A로부터의 생산물은 실험 B에 대한 고체 공급물이 되었다. 마찬가지로, 실험 B로부터의 생산물은 실험 C에 대한 고체 공급물이 되었다. 그 결과 3회 코팅 통과된 최종 제품이 생산되었다. 분무 건조된 휘발물을 함유하는 CSS를 시스템에 정량 첨가하였다 (A=1269.3, B=1115.3, C=1095.0 g/분). 22 ℃에서의 84% 수크로스의 수용액을 튜브연동식 펌프를 사용하여 중심관에 (A=123.5, B=125.4, C=107.7 g/분으로) 정량 첨가하였다. 질소 가스를 414 KPa로 노즐에 공급하였으며 노즐에서의 그의 온도는 291 ℃였다. 질소 가스를 사용하여 수크로스 시럽을 미립화하고, 혼합 대역 내에 부압을 형성하여 휘발물을 함유하는 분무 건조된 CSS의 첨가를 유도하고, 휘발물을 함유하는 분무 건조된 CSS로부터 잔류 수분을 증발시키기 위한 열을 제공하였다. 코팅된 입자를 백 필터에 건조 자유 유동 분산 입자로서 수집하였다. 생성물 샘플은 (A=7.6%, B=15.6%, C=22.0% w/w)의 질량 분율을 가졌다. 표 2는 분무 건조된 CSS 상의 수크로스에 의한 다중 코팅이 휘발물 손실을 감소시켰음을 입증한다 (ψ = 0.15 및 0.76). 일부 휘발 성분은 다른 것보다 더 우수하게 유지되었다. 특정 휘발물을 유지하는 수크로스의 성향은 휘발성 화학종의 화학적 특성에 따라 다르다. 따라서, 다른 코팅 재료는 특정 휘발물을 유지하기 위한 다른 성향을 나타내는 것으로 예측된다.
수활성 Aw=0.33에서 다른 코팅 농도에 대한 모든 휘발물의 휘발성 화학종을 보유하는 성향 ψ
ln (손실된 휘발물 분율) x [1/일] 휘발물 보유력Ψ
실시예 1 실시예 2
통과 수 N/A 단일 이중 삼중
비처리된 CSS 0% (퍼지) 7.6% 수크로스 8.0% 수크로스 10.2% 수크로스 15.6% 수크로스 22.0% 수크로스
아세트알데히드 0.0348 0.2720 0.0235 0.0230 0.0187 0.0218 0.0173 0.3
에틸머캅탄 0.0253 0.0245 0.0194 0.0162 0.0199 0.0253 0.0208 0.2
메틸포르메이트 0.0094 0.0166 0.0103 0.0094 0.0055 0.0097 0.0072 1.1
프로판알 0.0132 0.0148 0.0133 0.0153 0.0109 0.0138 0.0105 0.2
아세톤 0.0056 0.0089 0.0054 0.0081 0.0021 0.0062 0.0039 1.1
에틸포르메이트 0.0035 0.0083 0.0039 0.0081 0.0018 0.0084 0.0024 1.4
부탄알 0.0113 0.0125 0.0116 0.0134 0.0095 0.0121 0.0092 0.1
에틸아세테이트 0.0028 0.0064 0.0041 0.0066 0.0017 0.0054 0.0027 1.0
메탄올 0.0379 0.0571 0.0398 0.0343 0.0288 0.0394 0.0281 0.7
프로필포르메이트 0.0028 0.0060 0.0043 0.0060 0.0020 0.0054 0.0028 0.7
에탄올 0.0080 0.0143 0.0085 0.0097 0.0030 0.0084 0.0067 1.4
디아세틸 0.0121 0.0153 0.0135 0.0140 0.0094 0.0136 0.0110 0.3
프로판올 0.0037 0.0066 0.0043 0.0068 0.0001 0.0048 0.0030 13.4
펜탄디온 0.0136 0.0136 0.0172 0.0104 0.0122 0.0156 0.0155 0.0
리모넨 0.0042 0.0011 0.0072 0.0043 0.0033 0.0071 0.0015 -0.7
푸르푸랄 0.0086 0.0096 0.009 0.0104 0.0044 0.0089 0.0069 0.3
피롤 0.0413 0.0353 0.0352 0.0344 0.0299 0.0320 0.0282 0.1
휘발물 보유력 Ψ 0.0 0.28 0.13 4.83 0.15 0.76

실시예 3: 캡슐화 커피 분말
다음을 제외하고는 실시예 1에 기재된 절차를 이용하여 고급 및 표준 분말 커피를 고융점 (Hi-Melt) 지방 (Dritex)으로 캡슐화하였다. 고급 분말 커피의 고체 공급 속도는 382.5 g/분이었지만, 표준 분말 커피의 고체 공급 속도는 433.1-468.5 g/분이었다. 고융점 지방의 액체 공급 속도는 95-190 g/분이었다. 액체 공급 온도는 80 ℃였다. 고급 분말 커피의 고융점 지방 캡슐화는 25.0% 최종 질량인 반면, 표준 분말 커피의 고융점 지방 캡슐화는 22.9%-40.5%였다. 고융점 지방은 분말 커피 입자 주위에 방습층을 형성하였다.
방습층은 다음 시험에 의해 확인되었다. 고융점 지방 캡슐화 커피 (1 g)를 실온에서 물 (150 mL)이 들어있는 비이커에 넣었다. 지방 캡슐화 커피 입자의 일부분은 물 표면 상에 떠있고, 나머지는 표면 아래에 가라앉았다. 비이커를 서서히 흔들고 5분 동안 관찰하였다. 물의 실질적인 색 변화는 관찰되지 않았다. 용해된 커피는 물을 착색시킬 것이므로 커피는 지방 방습층에 의해 물로부터 보호된 것으로 결론지어진다. 마찬가지로, 고융점 지방 코팅된 커피 입자를 90 ℃ 물에 첨가하였다. 수초 내에, 커피는 물에 분산되고 물은 용해된 커피의 전형적인 어두운 색의 외관을 나타내었다. 지방에 의한 커피의 수분 보호는 지방 방습층의 융점 (70 ℃) 이상에서는 가능하지 않은 것으로 결론지어졌다. 따라서, 커피를 온도 트리거에 의해 용해하기 위해 물에 넣었다.
실시예 4
탄산 칼슘의 Eudrafit 샘플로 캡슐화된 탄산 칼슘을 도 1에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여 코팅하였다. 이 장치를 3회 작동시켰다. 실험 A로부터의 생산물은 실험 B에 대한 고체 공급물이 되었다. 마찬가지로, 실험 B로부터의 생산물은 실험 C에 대한 고체 공급물이 되었다. 그 결과 3회 코팅 통과된 최종 제품이 생산되었다. 탄산 칼슘을 시스템에 정량 첨가하였다 (A=572.1, B=498.2, C=451.4 g/분). 22 ℃에서의 30% Eudragit L30 D55 (지속 방출을 위한 아크릴레이트 중합체)의 수성 분산액을 튜브연동식 펌프를 사용하여 중심관에 (A=33.7, B=31.7, C=31.0 g/분)으로 정량 첨가하였다. 질소 가스를 550 KPa로 노즐에 공급하였으며, 노즐에서의 그의 온도는 (A=85, N=83, C=78 ℃)였다.
질소 가스를 사용하여 Eudragit L30 D55를 미립화하고, 혼합 대역 내에 부압 을 형성하여 탄산 칼슘의 첨가를 유도하고, 탄산 칼슘으로부터 잔류 수분을 증발시키기 위한 열을 제공하였다. 코팅된 입자를 백 필터에 건조 자유 유동 분산 입자로서 수집하였다. 생성물 샘플은 (A=1.8%, B=3.6%, C=5.5% w/w)의 Eudragit L30 D55 질량 분율을 가졌다.
코팅 품질은 코팅된 입자 (0.7 g)를 1M HCl에 넣어 확인하고 기포 발생도에 대해 관찰 결과를 기록하였다. 대조용 탄산 칼슘 (코팅되지 않음)은 즉각적이고 실질적인 기포발생을 나타내었다. 단일, 이중 및 삼중 코팅된 샘플 (A, B, C)은 점차적으로 더 적은 기포 발생을 나타내었으며, 샘플 C의 경우는 기포발생 개시의 지연을 나타내었다.

Claims (10)

  1. (a) 액체 캡슐화 재료를 유동 제한기에 정량 첨가하는 단계;
    (b) 임의로 가열된 기체 흐름을 단계 (a)와 동시에 유동 제한기를 통해 주입하여 (i) 액체 캡슐화 재료를 미립화하고 (ii) 기체 흐름 및 미립화된 액체 캡슐화 재료의 난류를 형성하는 단계; 및
    (c) 식품 입자를 단계 (a) 및 (b)와 동시에 난류 영역에 첨가함으로써 식품 입자와 미립화 액체 캡슐화 재료가 혼합되어 캡슐화된 식품 입자를 제공하는 단계
    를 포함하는, 식품 입자를 액체 캡슐화 재료로 캡슐화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 식품 입자가 커피 분말, 향미제, 식품 성분, 분말 유제품, 분말 수프 제품, 분말 스낵 식품, 분말 음료 믹스, 분말 건강 및 피트니스 보충제, 베이킹 제품 및 비활성 식품 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 (c)에서 첨가된 식품 입자가 식품 또는 향료 재료로 로딩 또는 코팅된 GRAS 비식품 코어 입자를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 (c)에서 첨가된 식품 입자가 식품 또는 향료 재료로 로딩 또는 코팅된 식품 입자를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계 (c)에서 첨가된 식품 입자가 비식품 GRAS 재료로 로딩 또는 코팅된 식품 입자를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 (c)에서 첨가된 식품 입자가 향료 오일의 분무 건조된 에멀젼을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 (c)에서 첨가된 식품 입자가 향료 오일의 압출 에멀젼을 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 액체 캡슐화 재료가 감미제, 식용 향미제 또는 증강제, 식용 색소, 식용 방향제, 응결 방지제, 습윤제, 항미생물제, 항산화제, 표면 개질제, 방습제, 보존 기간 연장제, 보향제, 영양 보충제, 탄수화물, 단백질, 지질 또는 미네랄을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 동일하거나 또는 상이한 액체 캡슐화 재료를 사용하여 단계 (a)-(c)를 1회 이상 반복하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 캡슐화된 식품 입자.
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