식품용 수분 배리어

식품용 수분 배리어 {MOISTURE BARRIER FOR FOODS}

본 발명은 식료품에 분말을 사용하는 용도에 관한 것으로, 특히 다성분 식품 시스템에서 수분의 이동을 억제하는 배리어로 유용한 하이드로콜로이드(hydrocolloid)에 관한 것이다.

다중 영역 시스템(multi-domain systems)내에서 수분의 이동은 식품 공업 분야에서 오랫동안 해결해야 하고자 문제이다. 서로 다른 성분으로 이루어진 식료품 내에서 수분이 내부에서 이동함에 따라, 원하는 맛과 영양 특성이 영구적으로 손상될 수 있다. 예를 들면, 파이 또는 피자의 수분이 있는 충전물 또는 토핑(topping)의 수분이 크러스트(crust)로 이동함으로써, 바삭함 질감이 바람직하지 않게 변화되어 전체적인 질과 저장 기간이 저하되어 버린다. 또한, 수분 또는 오일의 이동은 다층 트리플, 예를 들면 색소가 층 사이에서 이동함에 따라, 시각적 모양이 손상될 수 있는 색소의 용해를 동반할 수 있다. 다른 다중 영역 시스템의 예로는 콘 또는 샌드위치 형태의 아이스 크림, 과일로 속이 채워진 패스트리, 속이 액상인 쵸콜릿 또는 딱딱한 사탕, 치즈와 크래커 스넥류, 치즈케이크, 및 포켓 샌드위치/밀을 포함한다.

식품 시스템에서 수분의 이동은 다중 영역 식료품에서 각 영역의 물의 양과 수분 활성에 따라 달라진다. 다중 영역 식품 시스템은 다양한 수분 활성(a _w )과 불평형 상태를 만드는 수분의 내용물을 가지는 2개 이상의 성분으로 이루어진 식품 시스템을 의미한다. 수분 활성 즉 상대적 증기압은 일정한 또는 평형의 상대 습도에서 수증기의 화학적 포텐셜이다. 예를 들면, 냉동 피자의 소스(a _w ∼0.98, 90% 수분)에서 피자 크러스트(a _w ∼0.85, 15-25% 수분)로 수분이 이동하게 되어 크러스트가 눅눅해 지는 것이다. 또한, 짠 크래커, 팝콘, 팽창된 콘 컬과 감자칩은 수분 활성이 0.35-0.5를 넘게 되면, 바삭함을 잃게 된다. 이외의 통상적인 다중 영역 식품 시스템에서 다양한 수분 활성의 차이는 이하의 표 1에 나타나 있다.

[표 1]

이종 식료품에서 수분 활성의 기울기

하나의 영역 또는 식품 성분에서 다른 영역으로 수분이 손실되거나 증가되는 현상은 주위의 식품 성분 및 환경과 열동력학적(thermodynamic)으로 평형상태에 도달할 때까지 계속해서 일어난다. 수분활성 평형과 같은 인자는 확산 또는 질량 이동속도에 영향을 미치게 되어, 수분 이동 속도 및 양에도 영향을 미치게 된다. 다른 인자로는 유리 전이(glass transition), 결정화, 표면 상호작용, 모세관 크기 및 분포, 이 식품의 점도, 이 식품의 성분 및 온도를 포함한다. 따라서, 이종 성분 함유 식품의 저장 기간을 연장하기 위해서는 상기 인자를 통해 바람직한 식품 성분의 수분 분포를 안정화시켜야만 한다.

식품에서 수분의 함량은 신선함을 유지하고, 미생물의 성장을 조절하며, 식감 및 질감을 제공하는 데 중요한 것이다. 완성된 식료품의 질을 보완하는 외에 수분의 이동은 식품의 생산 및 유통을 방해할 수도 있다. 수분의 이동을 억제하는 방법으로는 비용이 많이 드는 개별 포장, 제제의 첨가에 의해 화학 포텐셜, 확산 속도 또는 유리 전이를 조정, 층 사이에 식용 배리어의 사용을 언급할 수 있다. 이러한 성분은 a _w 가 낮은 성분, a _w 가 낮은 성분, 또는 양쪽에 첨가할 수가 있다. 식품 성분의 점도/분자 이동성 및 수분 활성을 변경하기 위해 증점제 및 희석제와 같은 제제가 사용되어 왔다. 그러나 얻어진 제품은 종종 질감 및 감각수용기의 면에서 수용하기 어려웠다. 또한, 성분의 재조정은 제품을 특성화할 것이다.

수분 이동에 의해 발생된 문제를 해결하고자 하는 시도는 대부분 식용 배리어로 제공되는 소수성 막을 제공하는 데 집중되어 있다. 예를 들면, 수분의 손실을 방지하기 위해 과일과 채소에 적용되는 왁스 코팅은 1800년대부터 이루어졌다. 식용 막은 향기, 맛, 질감, 외양 및 손질 특성에서 변화를 막아 식품의 저장 수명 및 품질을 연장하기 위해 주로 사용되었다. 우수한 물리적 수분 배리어는 수분에 대한 투과성이 낮고, 식품의 표면을 포장하고 잘 부착되어 냉동 및 냉장 온도에서 잘 견딜 수 있고, 가요성이 있어 파손에 대한 내성이 있고, 감지할 수 없을 정도로 감각 수용성을 가지고, 제조하고 적용하기가 용이해야한다.

물리적 배리어로는 제품의 표면을 포장하고 부착하며, 분사, 포장(enrobing), 침지, 압출 등에 의해 적용되는 막 또는 코팅을 포함한다. 코팅은 소비자가 식품의 일부로 식용할 수 있는 물질 또는 성분의 순수한 박막이다. 코팅은 식품에 바로 적용되고 형성되나, 필름을 미리 형성하여, 독립적으로 표면에 적용되는 시트이다. 그러나 필름은 취급에 따라 균열이 생기거나 온도에 따라 변화가 생긴다. 필름은 또한 바람직하지 않은 식감을 제공할 수도 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여, 고안된 것으로, 다성분 함유 식품 내에서 수분의 이동을 억제하는 배리어를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 목적 및 다른 바람직한 특징은 다음의 설명 및 첨부한 도면을 참조로 하여 설명될 수 있다.

도 1은 Gravimetric Absorbency Testing System(GATS)에 의해 측정된 냉수 팽창성(CWS) 전분과 비팽창성 과립의 흡수성을 비교하는 그래프.

도 2는 식품 모델 시스템(FMS)에서 수분 배리어로 사용되는 팽창성 재료 및 비팽창성 재료의 중량 증가를 나타내는 그래프.

도 3은 GATS 측정값 및 FMS 측정값의 상관관계를 나타내는 그래프.

도 4는 수분이동 배리어로 유용한 다양한 하이드로콜로이드의 중량 증가를 나타내는 막대 그래프.

도 5는 FMS의 침전 용량 및 중량 증가 사이의 상관관계를 나타내는 그래프.

도 6은 수분 이동성에 대한 입경의 효과를 나타내는 그래프.

도 7은 변성된 전분 베이스의 입경과 탭밀도 사이의 상관관계를 나타내는 그래프.

도 8은 상이한 배리어가 적용된 다양한 FMS에 냉동과 해동을 반복하여, 다양한 FMS의 중량 증가에 대한 효과를 나타내는 막대 그래프.

도 9는 냉동/해동 순환 후, 본 발명에 따르는 배리어로 제조된 피자와 새로구운 즉, '이상적' 피자의 관능 평가를 나타내는 막대 그래프.

도 10은 팽창성 및 비팽창성 전분이 수분 배리어로 사용된 경우, 식품 시스템의 관능 평가를 나타내는 막대 그래프.

도 11은 팽창성 전분 및 기타 팽창성 하이드로콜로이드가 수분 배리어 사용된 식품 시스템의 관능 평가를 나타내는 막대 그래프.

도 12는 본 발명에 따른 배리어로 제조된 레몬 파이와 배리어가 없는 레몬 파이의 대형 미각 테스트 패널로부터 최소 유의차(LSD) 간격을 보여주는 그래프.

도 13은 본 발명에 따른 배리어로 제조된 체리 파이와 배리어가 없는 체리 파이의 대형 미각 테스트 패널로부터 최소 유의차(LSD) 간격을 보여주는 그래프.

본 발명자는 건조하고, 냉수 팽창성(수화가능한) 식용 분말을 상이한 수분활성을 가지는 성분으로 이루어진 식료품의 적어도 한 표면에 적용하는 것으로, 우수한 수분 배리어 특성을 제공한다는 것을 알게되었다. 수팽창성 재료는 수분에 노출 된 후, 약 5분 내 물을 흡수할 수 있어야 한다. 더욱 바람직하게 수팽창성 재료는 수분 흡수 후 약 2분 내에 물을 흡수할 수 있다. 더욱 더 바람직하게, 수팽창성 재료는 수분에 노출 후 약 50초 이내에 물을 흡수할 수 있다. 가장 바람직한 것으로, 수팽창성 재료는 물에 노출 직후 또는 거의 직후에 물을 흡수하기 시작할 수 있는 것이다. 적합한 수팽창성 재료로는 차가운 물에 용해되는 전분, 카라긴난, 검(구아, 잔탄, 로커스트 빈, 겔란 검, 셀룰로스 검, 콘약 검 및 검 아라빅), 메틸셀루로스, 프로필렌 글리콜 알기네이트 및 펙틴을 포함한다.

적용된 분말의 양은 부분적으로 분말이 얼마나 빨리 팽창하는 지, 복합 또는 단독으로 사용하는 지, 특정 분말의 팽창 용량과 그 시스템에서 물의 함량 및 기질의 표면적에 따라 달라진다. 따라서, 높은 팽창 용량 또는 높은 점성의 팽창성/수화성 분말을 낮은 팽창성 또는 낮은 점성의 것보다 적은 함량으로 사용할 수 있을 것이다.

분말을 식품의 표면에 바로 분무하거나 또는 그 자리에서 수분 배리어를 형성하고, 특정 다중 영역 식료품의 제조 과정에 적용할 수 있는 임의의 다른 방식으로도 적용할 수 있다. 배리어는 2개 이상의 성분 사이에 있는 한, 기질을 베이킹 한 전후에 적용할 수 있을 것이다. 분말을 코팅 또는 필름에 사용하고, 접착제와 유동 보조제와 혼합하여 사용할 수 있을 것이다.

(상세한 설명)

본 발명에서는, 냉수 팽창성 전분, 카라긴난, 검(구아, 잔탄, 로커스트빈, 겔란검, 셀룰로스검, 콘약검 및 검아라빅을 포함), 메틸셀룰로즈, 프로필렌 글리콜 알기네이트 및 펙틴을 포함하는 임의의 수팽창성 재료로부터 수분 배리어를 형성한다.

재료가 전분인 경우, 곡물 또는 구근 전분을 포함하는 임의의 공급원으로부터 유도될 수 있을 것이다. 전분의 통상적 공급원은 곡물, 괴경, 구근, 콩과 및 과일이 된다. 천연 공급원은 옥수수(마이즈), 완두콩, 감자, 고구마, 바나나, 보리, 밀, 쌀, 귀리, 사고, 아마란스, 타피오카, 칡가루, 칸나, 사탕수수, 및 왁시 및 고아밀로스 종이 될 수 있다. 본 명세서에서는 "왁시(waxy)"는 약 10중량% 미만, 특히 약 5중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 3중량% 미만 및 가장 바람직하게는 약 1중량% 미만의 아밀로즈를 포함하는 전분을 포괄하고자 하는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "고아밀로즈(high amylose)"라는 용어는 약 40중량% 이상, 바람직하게 약 70중량% 이상, 및 더욱 바람직하게 약 80중량% 이상의 아밀로즈를 포함하는 전분 포괄하고자 하는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "아밀로즈 함유(amylose-containing)이라는 용어는 약 10중량% 이상의 아밀로즈를 함유하는 전분을 포괄하는 것이다.

전분은 천연 전분 또는 변성 전분을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 변성 전분은 물리적, 화학적 및/또는 가수분해에 의해 변성된 전분을 포괄하고자 하는 것이다. 물리적 변성으로는 전단, 열적 억제, 예를 들면 Chiu 등의 미국특허 제5,725,676에 기재된 방법에 의한 변성을 포함한다.

전분은 화학적으로도 변성될 수 있다. 화학적으로 변성된 전분으로는 가교결합된 전분, 아세틸화 전분, 유기적으로 에스테르화된 전분, 하이드록시에틸화된 전분, 하이드록시프로필화된 전분, 포스포릴화 전분, 무기적으로 에스테르화된 전분, 양이온성, 음이온성, 비이온성 및 양성이온성 전분 및 숙신네이트 및 치환된 숙시네이트 유도체 전분을 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 이러한 변성은 본 기술분야에 잘 알려진 것으로, 예를 들면 MODIFIED STARCHES: PROPERTIES AND USES, Wurzburg, OB, 편저, CRC Press, Inc. 미국 플로리다주 (1986)에 기재되어 있다.

전분은 또한 가수분해될 수도 있다. 적절한 전분은 산화, 산가수분해, 효소 가수분해, 열 및/또는 산 덱스트린화에 의해 제조된 유동성 또는 저점도(thin-boiling) 전분을 포함한다. 이들 방법은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다.

본 명세서에 사용되는 적합한 특성을 가진 임의의 전분은 본 기술분야에 알려져 있는 폴리사카라이드에 천연적으로 존재하거나 처리과정 중 생겨난 색소와 이취미(off-flavor)를 제거하는 방법으로 정제될 수도 있다. 전분을 처리하기 위한 적합한 정제 방법은 Kasica 등의 유럽 특허 제554 818호로 표현되는 일군의 특허에 기재되어 있다. 알칼리 세척법도 유용하고 이 방법은 Seidel의 미국 특허 제4,477,480호 및 Bertalan 등의 제5,187,272호로 표현되는 일군의 특허에 기재되어 있다.

재료는 냉수 팽창성 형태로 사용된다. 전분 형태로 시판되는 것을 구입할 수도 있고, 드럼건조, 분무건조, 압출과 같이 본 기술분야에서 알려져 있는 기술을이용하여 냉수 수용성 재료로 전환시킬 수도 있다. 통상 이러한 방법은 미국 특허 제3,137,592호, 제4,600,472호, 제4,280,851호, 제5,131,953호, 제5,188,674호, 제5,281,432호, 제5,318,635호, 제5,435,851호 및 제5,571,552호에 기재되어 있고, 이들의 전문은 본 명세서에서 인용되고 있다.

추가의 적합한 전분으로는 본 기술 분야에 알려져 있는 냉수 팽창성(미리 젤라틴화된 전분)을 포함하며, 예를 들면 미국 특허 제4,465,702호, 제5,037,929호 및 제5,149,799호에 기재되어 있다. 전분을 미리 젤라틴화하는 방법은 본 기술 분야에 알려져 있는 것으로, 예를 들면 Powell, EL, Production and Use of Pregelatinized Starch , STARCH: CHEMISTRY AND TECHNOLOGY, Vol. II-Industrial Aspects, Chpt. XXII, pp 523-536, Whistler, RL 및 Paschall, IF 편저, Academic Press, 미국 뉴욕 소재(1967)에 기재되어 있다.

이상적인 배리어는 연속적이고 식료품에 적용되는 온도 범위 내에서 일관성이 있어야 한다. 이상적인 배리어는 복합 식료품의 일관성을 유지하고 바람직하게는 일관성을 부여해야 한다.

건조, 냉수 팽창성(수화가능한), 식용 분말을 다른 수분 활성을 가지는 식료품의 적어도 하나의 표면에 적용하는 것으로 수분 배리어 특성을 부여할 수 있다. 배리어는 크러스트 또는 패스트리 반죽을 베이킹하기 전 또는 후에 적용할 수 있다. 팽창성/수화성 분말이 수분 배리어로 작용할 수 있도록 하기 위해서, 건조의 균일층은 이동이 일어나는 계면을 덮어야 한다. 분말의 용액은 식품 시스템에 너무 많은 물을 제공하기 때문에 효과적이지 않다.

분말은 임의의 작용성을 향상시키고 및/또는 적용과 제조가 용이해지도록, 필름, 접착제, 유동성 보조제, 지질, 왁스, 단백질 및 코팅과 같은 임의의 다른 성분/화합물과 결합할 수도 있다. 바람직한 조성물은 연속적인 막을 형성할 수 있고, 일단 수분과 접촉하면, 최소한 약 1분 이내에 수분 배리어로 작용할 수 있도록 충분하게 팽창하여야 한다. 분말은 필요한 이동을 가능하게 하여 높은 수분 함량이 채워지지 않도록 하는 배리어를 제공한다. 팽창성 분말은 냉동, 냉장 및 대기와 같은 다양한 저장 조건에서 사용할 수 있다.

수분의 이동을 억제하는 외에, 본 발명의 건조 분말계 배리어를 제품의 외부에 첨가한다. 예를 들면, 피자를 베이킹한 후 피자에 첨가하면, 더욱 완전한 외양을 제공하고, 치즈는 타지 않고 크러스트 셀 구조는 유지된다. 다른 용도, 예를 들면, 치즈케이크 및 아이스크림 샌드위치에서, 배리어는 충전물을 베이스에 고정시켜 전체적으로 보다 단단한 제품 베이스를 달성하도록 도와준다. 파이에서, 베리어를 가진 제품은 누출량이 그렇게 많지 않고, 절단된 후에도 구조를 유지한다. 본 발명의 배리어는 미각, 식감, 및 뒷맛의 감각수용 특성이 미미하다. 본 발명의 배리어는 전체 식품의 일부로 섭취되어, 소비자는 식료품을 소비하는 경우, 배리어를 인식하지 않는다.

데스트 방법

수분 이동

수분 이동 속도는 Gravimetric Absorbency Testing System(GATS, M/K Systmes, Inc. 제조)에 의해 측정하였다. 테스트하고자 하는 샘플을 이동성 스테이지 상에 고정된 다공성 필터 상에 놓는다. 이동성 스테이지는 튜브를 통해 물로 채워진 저수조에 부착되어 있다. 물 저수조를 분석용 저율 상에 놓는다. 테스트 동안 물을 튜브를 통해 빼고, 저수조에서 빠진 물을 시간에 대해 측정한다. 흡수성 테스트에 대해 비중의 효과를 상쇄하는 매카니즘을 장치에 병합한다. 테스트에서, 건조 분말을 0.500±0.001g으로 재어서 여과지(원형, 70mm, Whatman®)의 표면상에 고정된 플라스틱 링(내주 45mm, 높이 60mm)의 내부에 균일하게 덮는다. 여과지와 플라스틱 링을 포함하는 샘플을 GATS의 다공성 플레이트 상에 놓고, 저수조로부터 물의 손실량을 시간에 대해 기록하였다. 실험은 실온에서 실행한다. 샘플을 실험의 재현성을 검증하기 위해 반복하였다.

침전 용량

침전 용량 테스트 과정은 다음과 같다: 건조 분말 1.000±0.001g(무수물 기준)을 재어서, 격렬하게 교반하면서 50㎖의 탈이온수를 포함하는 100㎖의 비이커에 분산시켰다. 샘플이 완전하게 물에 젖도록 하고, 분산시킨 후, 100㎖의 눈금 실린더에 완전히 옮긴다. 물을 첨가하여 100㎖의 용액으로 만든다. 샘플을 적어도 24시간동안 방치하여 완전하게 침전시킨다. 침전된 상의 용량을 침전 용량으로 기록한다.

식품 모델 시스템

밀크 크래커(Nabisco), 팬티스타킹의 한쪽 다리를 절단한 순수한 나이론 섬유 및 시판하고 있는 Ragu® 피자 소스로 이루어진 식품 모델 시스템(FMS)을 만들었다. 대조군과 함께 샘플을 적어도 3회 반복하여 실시하였다. 크래커의 초기 중량을 재고, 나이론 섬유의 한쪽 다리에 넣었다. 배리어를 크래커/나이론 구성물에 대해 적용하였다. 배리어를 균일하게 분배한 후, 2 테이블스푼의 소스를 크래커에 발랐다. 이 시스템을 4시간 동안 실온에서 방치하였다. 시간이 경과한 후, 배리어 및 소스를 함유한 나이론 섬유를 제거하고 크래커의 최종 중량을 기록하였다. 크래커, 분말 및 소스의 질감을 기록하였다. 결과를 크래커 당 중량 증가량의 평균으로 기록하였다.

이 FMS를 이용하여, 미리 형성된 필름, 코팅, 본 발명의 배리어를 평가하였다. 통상, 배리어가 없는 FMS는 4.5 내지 5.0g의 중량이 증가하였고, 크래커는 젖어 있었고 서로 떨어졌다. 3그램 미만의 중량 증가는 크래커가 일정 질감 특성을 유지하는 것으로, 허용할 수 있다. 2그램 미만의 중량 증가가 이상적인 것이다. 이 FMS는 또한 배리어의 온도 안정성을 테스트하는 데도 사용한다.

결과

GATS로 측정한 본 발명의 배리어의 흡수성은 2가지 매카니즘-수분 이동성(wicking) 및 팽창에 기여하는 것이다. 수분 이동성과 팽창은 수분 배리어 성능에서 서로 반대의 작용을 한다. 따라서, 이들 2가지 기능을 분리하는 것이 중요하다.

도 1은 과립상 전분 및 본 발명의 배리어(여기에서는 냉수 팽창성(CWS) 전분)의 흡수성 곡선을 나타낸다. 과립상 전분은 실온에서 팽창성이 아니기 때문에, 흡수성은 수분 이동의 함량만을 반영한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 과립상 전분의 흡수성은 약 100초내에 흡수성 평형 상태에 도달하고, 약 50초 내에 90% 흡수성에 도달한다. 반대로, 본 발명의 배리어의 흡수성은 측정 동안 팽창에 의해 증가한다. 따라서, 수분 이동성 과정은 팽창보다 빠르다. 따라서, GATS에 의해 측정된 처음 100초의 흡수성은 주로 수분 이동에 의한 것이다.

본 발명에 따르는 배리어(여기에서, 드럼건조 전분 및 분무건조 전분)는 FMS에서 과립상(비팽창성) 전분과 비교된다. 크래커의 중량증가를 22시간 간격에 걸쳐 다양한 시간에서 측정하였다. 도 2는 4 시간 기간에 걸쳐 샘플의 중량 증가를 나타내었다. 크래커의 중량 증가를 측정함으로써, 대조군과 과립상 전분은 도 2에 나타난 바와 같이, 수분 이동에 대해 내성을 제공하지 않았다. 본 발명에 따르는 배리어는 수분 이동에 대한 내성을 제공하고 3 g 미만으로 중량이 증가되었다.

GATS 측정과 FMS 테스트 사이의 상관관계는 도 3에 나타나 있다. 샘플은 팽창성 분말(여기서는, 검과 CWS 전분)을 포함한다. y축은 FMS의 4시간에서 식품 매트릭스 내의 중량 증가를 나타낸다. 매트릭스에서 소량의 중량 증가는 소량의 물이 매트릭스내로 이동하였다는 것, 즉 우수한 수분 배리어 특성을 가리킨다. 100초에서 흡수성이 증가할수록, 식품 모델 시스템에서 중량도 더욱 증가한다. 이동 중, 분말 층은 물과 접촉하는 부위를 시작으로 점차 수화한다. 미세한 입경의 샘플은 조악한 입자 층보다 전체 층을 완전하게 젖도록 하는 데 더 많은 시간이 필요하다. 일부 샘플은 분말층을 담고 있는 여과지로부터 박리시킬 수 있는 부드러운 필름과 같은 층을 형성한다. 일부 샘플은 샘플이 팽창한 후, 겔과 같은 매우 점성의 층을 형성한다. 이들 샘플은 FMS 연구에 따라 우수한 수분 배리어성을 가진다. 팽창성 입자는 팽창된 경우 더 크고 더 부드러운 입자로 변경된다는 것은 알려져 있다.이들 부드러운 팽창 입자, 특히 큰 팽창 비율(건조 입자에 대해 완전히 팽창된 입자의 용량비로 정의됨)을 가진 이들 입자는 층을 기반으로 한 GATS 결과를 형성하도록 "융합"할 수 있다. 또한, 팽창 비율이 클수록, 완전히 팽창한 경우 입자는 더 부드러워 진다. 이 층은 수분 이동을 억제하고, 수분 확산을 지연하여, 수분 배리어로 작용한다.

구아검, 메틸셀룰로즈, 소듐 알기네이트 및 로커스트빈 검과 같은 팽창성인 대부분의 하이드로콜로이드는 도 4에 나타난 바와 같이, FMS에서 수분의 이동을 억제한다. 다목적 밀가루는 배리어를 형성하지 않고, 대조군과 비교될 만큼의 질감과 중량이 증가하였다. 입경 또는 점도 때문에 팽창하지 않는 검은 작용도 하지 않는다. 테스트된 다른 하이드로콜로이드는 프로필렌 글리콜 알기네이트, 겔란검, 셀룰로즈 검, 펙틴, 및 콘약 검이 있다. 모두 대조군 보다 향상된 것으로, 상기 하이드로콜로이드에 견줄만 한 것이다.

팽창성 입자는 물의 확산 속도 및 수분 이동성을 감소할 뿐 아니라, 팽창에 의해 입자 내에 물을 담지함으로써, 식품 용도의 수분 배리어로 작용한다. 도 5는 팽창 용량에 대해 침전 용량(settling volume)이 수분 배리어 성능(기질 상에서 수분 흡수)에 미치는 효과의 경향을 나타낸다. 일반적으로 팽창 용량이 클수록 수분 배리어는 더욱 우수해진다. 따라서, 상대적으로 높은 함량의 수분 이동성(GATS 측정을 기준으로)을 가지는 샘플은 소스에서 매트릭스로 물의 이동함량을 절반 이상 막을 수 있다. 이들 샘플은 통상 상대적으로 큰 입경, 낮은 패킹 밀도, 및 낮은 팽창 용량을 가진다. 팽창 후, 샘플은 입자상 또는 펄프상의 젖은 층을 형성한다.입자층의 수분 배리어 특성은 부드러운 필름과 유사한 층 또는 점질의 층을 형성하는 것만큼 우수하지는 않다. GATS 측정과 FMS 테스트 사이의 차이는 다량의 물이 GATS의 수분 배리어 앞에 즉시 도달하지만, FMS 테스트에서는 물이 소스에서 수분 배리어로 점차적으로 이동한다는 점이다. 도 2에 나타난 바와 같이, FMS의 대조군 곡선에서, 15분 내에 수분의 60%가 매트릭스로 들어가고, 30분 내에 수분의 80%가 매트릭스로 들어간다. 비록 팽창이 수분 이동성 보다 느린 공정이지만, 수분 배리어는 팽창하여 배리어 층에 수분을 보유할 여유는 있다. 배리어 층에 담지된 수분의 함량 외에, 팽창 용량은 또한 젖은 입자의 견고성을 가리킨다. 팽창 용량이 클수록 입자는 더욱 부드러워진다. 결과적으로, "융합"하기 쉽고 수분 이동성과 확산을 감소시키는 연속층을 형성하기 용이하다. 이것은 높은 팽창성 재료를 제공한다.

도 6은 수분 이동성에 대한 입경의 효과를 나타낸다. 모든 입경 분포는 하나의 시제품으로부터 분리되었다(여기에서는, 드럼 건조 변성된 전분). 따라서, 화학 및 가공 변수는 모든 분포에서 동일하고, 결과적으로 팽창 용량은 모든 분포에서 동일하다. 수분 이동의 함량은 약 30 내지 약 150 마이크론의 입경에 따라 증가하고, 도 6에 도시된 바와 같이 나타나 있다. 패킹 또는 탭밀도는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 입경이 감소함에 따라 증가한다. 분명하게, 입경이 작을수록 질량 단위 당 표면적이 더 커지게 되고, 질량 단위 당 표면적이 작은 큰 입경의 입자 보다 더 빠르게 팽창할 것이다. 따라서, 입경이 작을수록 더 큰 입경의 입자보다 팽창과 수분 이동성에 대해 더 유리한 입장에 있게 된다. 패킹 밀도는 샘플의 다공성을 반영한다. 패킹 밀도가 높을수록, 다공성이 낮아지고, 수분이동이 덜 일어나게 된다. 또한 연속층은 수분 이동을 방지하고 수분 배리어 특성을 개선시키는 기밀하게 포장된 샘플로부터 더욱 빠르게 형성한다.

본 발명에 따르는 배리어의 냉동/건조(F/I) 안정성을 실험하고 배리어가 없는 대조군과 왁스로 미리 형성된 필름에 대해 FMS를 이용하여 비교하였다. 도 8은 여러 가지 사이클에서의 결과를 나타내었다. 왁스 필름과 본 발명의 배리어 모두는 처음 4시간 동안 질감에 부정적인 영향을 미치는 초기 수분 이동을 억제하였다. 그러나, 왁스 미리형성된 필름은 F/T 사이클 동안 균열이 가고, 이것으로 수분 배리어로 사용하기에 부적합하다는 것을 나타낸다. 본 발명의 배리어는 대조군에 비해 유의적으로 중량 증가가 덜하였고, 9회의 F/T 사이클 후에도 질감 특성을 유지하였다.

시제품에 대한 평가에서, 피자, 레몬 머랭 파이, 체리 파이, 치즈 케이크, 체리 카블러(cobbler), 아이스크림 샌드위치 및 요구르트와 같은 다른 제품에서 수분 배리어로 사용할 수 있는 가능성을 발견하였다.

수분 배리어 분말을 다양한 방법으로 적용할 수 있다. 산업에서, 폭포(분말의 스트림), 밀가루 더스터 또는 시프터, 또는 분말 분무법을 분말을 적용하기 위해 통상 사용한다. 폭포 시스템에서, 분말을 기질에 대해 범람시키고 과잉량은 증공으로 털어낸다. 분무 시스템은 분말 및 액상 스프레이어를 모두 포함한다. 분말 스프레이어는 전정기적 전하를 발생하여 반대로 하전된 식품이 제품에 부착한다. 액상 스프레이는 분말이 부착하는 것을 도와주거나 또는 분말을 함유하는 용액을분무하는 데 사용할 수 있다.

이들 방법의 대부분은 분말의 회수 시스템이 필요하다. 활용된 기술의 유형은 사용된 분말의 유형에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 폭포법은 더 조밀하고 먼지가 덜 날리는 분말이 필요하다.

분말의 밀도는 분말을 더 무겁게 만들고, 먼지가 덜 날리고, 적용이 더 쉽게 되도록 변경할 수 있다. 이것은 분말의 입경을 변경하고, 설탕, 과립상 전분 및/또는 밀가루와 같은 충전물과 분말을 결합하고, 분말을 식물성 오일, 미네랄 오일, 버터 및/또는 쇼트닝과 같은 지질과 건식 혼합 및/또는 공동 처리, 및 분말의 수분 함량의 변경과 같은 다양한 수단에 의해 달성할 수 있다.

물 또는 식물성 오일, 버터 및 쇼트닝을 포함하는 지질 또는 물과 같은 용액에서 분산시킴으로써 배리어 분말을 운반할 수 있다. 각각은 자신만의 단점을 가지고 있다. 예를 들면, 수용액은 고체의 함량을 한정한다. 버터 및 쇼트닝은 실온에서 고체화되어 적용하기 어렵게 된다. 오일은 식품 적용물의 맛을 기름기 있게 만드는 경향이 있다.

분말 배리어가 기질에 첨가되기 전 또는 후에 또한 접착제를 식품 기질에 적용할 수 있다. 접착제의 예로는 물, 오일 및 고함량의 고체 용액을 포함한다.

실시예

1. 피자

피자리아-베이킹된 크러스트, 시판하는 피자 소스 및 본 발명에 따르는 배리어를 사용하여 피자를 만들었다. 묘사 분석 패널에 의해 냉동/해동 사이클 후에,피자를 평가하였다. 패널의 재현성을 ±1점의 표준 편차로 하여, 블라인드 대조군과 새로운 샘플을 이용하여 주기적으로 조사하였다. 관능 평가는 도 9에 나타나 있다. 새 피자를 조리 직전에 준비하여 수분의 이동이 거의 없는 이상적 상태로 삼았다. 결과에서는 본 발명의 배리어(여기에서는, CWS 전분 분말)를 첨가한 것이 대조군에 비해 크러스트 질감을 향상시켜, 새로운 샘플의 품질에 도달한 것으로 나타났다.

도 10은 피자 식품 시스템의 관능 특성을 동일한 배리어의 과립상(즉, 비팽창성) 전분 배리어와 본 발명의 배리어(여기서, 드럼 건조 및 분무 건조된 전분)를 비교하여 평가하였다. 과립상 전분 배리어는 수분 이동을 억제하지 않고 대조군과 비교할 수 있을 정도였다. 분무 건조 및 드럼 건조 제품 모두는 조리 없이 물에서 수화하도록 만들어졌다. 모두는 치감에 대한 내성(resistance to bite), 바닥 크러스트 위의 질감, 및 바닥 크러스트 질감을 현저하게 개선시켰다.

물과 접촉한 경우 팽창하는 다른 하이드로콜로이드로는 카라긴난, 구아검, 겔란검 및 알기네이트가 있고, CWS 전분과 함께 감각수용기에 의해 평가하였다. 대조군과 비교한 관능검사의 결과는 도 11에 나타나 있다. 알기네이트와 구아검은 매우 바삭바삭한 바닥 크러스트와 우수한 크러스트 셀 구조를 가졌다. 모두 4개의 검은 소스의 풍미에 악영향을 미쳤다. 검, 특히 구아검과 알기네이트는 CWS 전분과 유사하게 작용하였다.

2. 레몬 머랭 파이(머랭 없음)

레몬파이에서 본 발명에 따르는 배리어와 대조군을 비교하였다. 배리어를시판하고 있는 냉동 9인치 깊이 바닥의 파이 크러스트(Flower Industries® Pet-Ritz®)에 뿌리고 약 400℉에서 약 13분간 베이킹하였다. 크러스트를 실온으로 식하고 레몬파이 충전물을 첨가하였다. fp몬 충전물은 물, 설탕, 옥수수 전분, 계란 노른자, 레몬 쥬스, 버터 및 소금을 포함하였다. 파이를 냉장고에 저장하고, 저장 하루, 이틀, 사흘 후 평가하였다.

대체적으로, 배리어는 충전물에서 유래된 물을 일부 흡수하여 냉장고 저장 동안 물의 이동을 억제하였다. 배리어가 있는 크러스트는 배리어가 없는 대조군에 비해 냉장고에서 3일 저장한 후, 더 견고하고, 더 바삭하였다. 대조군은 냉장고에서 이틀 저장한 후 걸죽하고 습하였다. 레몬 파이에서, 배리어는 일단 절단된 후에도 원상태로 파이가 유지되도록 하였고, 구조적 완전성을 유지하고 및/또는 합쳐짐을 억제하였다.

3. 체리 파이

본 발명에 따르는 배리어를 체리 파이에서 대조군과 비교하였다. 배리어를 시판하고 있는 냉동의 깊은 바닥 파이 크러스트(Flower Industries® Oronogue Orchards®)에 뿌렸다. 시판하는 체리파이 충전물(Comstock® Bird Eye® 식품 제품)을 첨가하고 파이를 쿠키 시트에서 400℉에서 약 55분간 베이킹하였다. 초기, 냉장 하루, 이틀 후, 파이에 대해 평가를 실시하였다. 다른 세트의 파이를 베이킹한 후 동결하였다. 냉동 파이를 3, 7, 및 10회 사이클 후에 평가하였다. 1회의 사이클은 실온에서 6시간 해동 및 18시간 냉동으로 이루어진다.

본 발명의 배리어를 포함하는 체리 파이에서는, 대조군의 파이에서 보여지는바와 같이 충전물이 넘치지 않았다. 배리어는 충전물로부터 수분의 일부를 흡수하였으나, 파이를 손상하지 않고 유지하면서 배리어를 형성하였다. 본 발명의 배리어를 가지는 크러스트는 냉장고에서 이틀 후, 배리어를 가지지 않은 대조군보다 더 견고하고 바삭하였다. 냉동 파이에서, 3회 사이클 후, 대조군은 걸쭉하고 습하였다. 10회 사이클 후, 배리어를 가진 냉동 파이의 크러스트는 견고하고 건조하였다. 본 발명의 배리어는 충전물을 채우기 전에 부분적으로 베이킹된 파이크러스트에 첨가할 수도 있다.

4.a 아이스크림 샌드위치

본 발명의 배리어를 가진 아이스크림 샌드위치와 배리어를 가지지 않은 아이스크림 샌드위치를 비교하였다. 본 발명의 배리어를 시판하는 코코아 쿠키의 내부에 균일하게 뿌렸다. 1-인치 두께의 쿠키 커터를 이용하여, 아이스크림을 조각내고, 2개의 쿠키 사이에 넣었다. 샌드위치를 백에 넣고 20℉에서 12시간, 0℉에서 12시간으로 유지하는 사이클링 냉동기에 넣었다. 아이스크림 샌드위치를 1주 및 2주 후에 평가하였다.

아이스크림 샌드위치에서, 배리어는 더 견고한 질감의 쿠키를 제공하였다. 대조군의 쿠키는 부드럽고 걸쭉하나, 배리어를 가진 쿠키는 사이클링 2주 후에 더 견고하였다. 아이스크림 샌드위치용 쿠키/웨이퍼를 베이킹하기 전에 베리어를 적용할 수도 있다.

4.b 쵸코릿 코팅된 쿠키를 가진 아이스크림 샌드위치

본 발명의 배리어를 가진 쵸콜릿 화합물 코팅과 본 발명의 배리어를 가지지않은 쵸콜릿 화합물 코팅을 아이스크림 샌드위치를 사용하여 비교하였다. 쵸콜릿을 녹이고 쿠키에 씌웠다. 본 발명의 배리어를 20 중량%, 바람직하게 5-10 중량%로 코팅에 혼합하였다. 코팅을 미리 베이킹한 시판하는 설탕 쿠키에 적용하였다. 1인치 두께의 쿠키 커터를 이용하여 아이스 크림을 조각내고, 아이스크림 코팅 터칭으로 2개의 쿠키 사이에 넣었다. 샌드위치를 백에 넣고 20℉에서 12시간, 0℉에서 12시간으로 유지하는 사이클링 냉동기에 넣었다. 아이스크림 샌드위치를 2주 후에 평가하였다.

수분의 이동을 억제하는 데 도움을 주기 위해, 식품의 기질을 포장하는 필름 또는 코팅에 팽창성 분말을 첨가할 수 있다. 본 발명의 배리어를 포함하는 쵸콜릿 화합물 코팅은 본 발명의 배리어를 가지지 않은 쵸콜릿 화합물 코팅보다 수분 이동이 억제되었다. 본 발명의 배리어는 아이스크림으로부터 물의 일부를 흡수하여 사이클링 동안 과잉의 물이 쿠키 기질을 더 이상 습하게 하지 않았다. 사이클링 냉동기에서 2주후, 코팅 화합물에서 배리어/분말을 가지는 쿠키는 더 견고한 질감을 가졌다.

5. 빵가루 토핑된 체리 카블러

본 발명의 배리어가 있거나 또는 배리어가 없는 체리 카블러의 빵가루 토핑을 비교하였다. 체리, 설탕, 옥수수전분 및 기타 향미제/색소를 포함하는 체리 충전물을 파이 그릇에 널고 부분적으로 냉동시켰다. 배리어를 부분적으로 냉도시킨 채리 충전물의 상부에 적용하였다. 빵가루는 밀가루, 설탕, 쇼트닝 및 소금으로 만들어서 체리 충전물 상에 뿌렸다. 카블러를 냉동하고 4회 사이클을 회전하였다.1회 사이클은 1시간 실온에서 해동하고 적어도 3시간 냉동하는 것으로 이루어졌다. 냉동상태로 400℉에서 적어도 40분 이상 카블러의 크기와 깊이에 따라 베이킹하였다.

이 적용예에서, 높은 습도의 기질에 배리어를 적용한 후, 낮은 수분 성분을 첨가하였다. 또한 배리어를 파이셀에 첨가한 후, 충전물과 충전물의 위에 첨가한 후, 탑핑(크러스트 또는 빵가루)에 첨가하였다. 충전물과 빵가루 사이에 본 발명의 배리어를 가진 카블러는 보기에 더욱 우수하였다. 과일 충전물은 빵가루를 통해 흘러나오지 않았다. 또한 빵가루는 바삭하고, 충전물내로 침전되지 않았다. 제품은 대략 우수하고 신선한 외양을 가졌다. 스쿠핑한 후, 본 발명의 배리어를 가진 카블러는 과다한 쥬스/충전물이 누출되지 않고 빵가루를 더 이상 습하게 하지 않았다.

6. 다층 요구르트

건조 그라놀라를 요구르트 바닥 또는 상부에 적용하였다. 배리어를 건조 그라놀라와 요구르트 사이에 적용하였다. 요구르트를 하루, 이틀, 사흘 동안 냉장 온도에서 저장하였다. 건조 성분을 휘저어 맛을 보아 요구르트를 평가하였다.

요구르트와 건조 성분 사이의 배리어는 수분의 이동을 억제하고 건조 성분이 본상태를 유지하고 더 견고해지도록 하였다. 또한, 배리어는 요구르트의 합져짐을 방지하여 탑핑이 더 건조한 상태를 유지하도록 하였다. 배리어를 요구르트에 있는 다른 층, 예를 들면 과일, 쿠키, 부풀어진 조각 및 향미성분/향료 사이에 첨가할 수도 있다.

7. 대형 미각 테스트 패널

참고 테스트를 레몬 파이와 체리 파이에 대해 실시하였다. 레몬 파이를 실시예 3의 방법에 따라 준비하고 이틀동안 냉장고에 저장하였다. 체리 파이를 실시예 4에 따라 준비하고 이틀동안 냉장고에서 저장하였다. 참고 테스트를 다음과 같이 실시하였다.

① 20-25 패널리스트에게 크러스트 또는 쿠키의 견고함을 평가하도록 비밀투표할 것을 지시하였다.

② 패널리스트는 배리어를 가지거나 또는 가지지 않은 대조군을 맛보게 하였다. 대조군은 10점의 범위에서 5개의 등급으로 나누어 평가되었다.

③ 패널리스트에게 코드화된 실험 샘플을 제공하였다. 페널리스트에게 고정 점수로 참고 점수를 사용하여 실험 샘플에 등급을 매기라고 지시하였다. 테스트 샘플이 대조군에 비해 더 우수하고/더 견고하다면, 샘플에게 5이상의 점수를 매겼다. 유사하게, 테스트 샘플이 대조군보다 더 눅눅하다면, 5이하의 점수를 매겼다.

④ 각 테스트 샘플에 대해 각 패널리스트 점수를 표로 만들어 평균을 내었다. 최소 유의차(LSD) 간격을 각 테스트 샘플에 대해 산출하였다.

참고 미각 테스트에서는 본 발명의 배리어를 가진 파이와 가지지 않은 파이 사이에 레몬 크러스트의 견고성에서 현저한 차이가 도 12에서와 같이 나타났음이 확인되었다. 체리 파이에 대한 테스트 결과는 본 발명의 배리어를 가진 파이와 가지지않은 파이의 크러스트 사이의 현저한 차이가 도 13에서와 같이 확인되었다. 본 발명의 배리어를 가진 파이는 더 건조하고 더 견고한 질감을 가졌다. 도 12 및13을 참조하면, 산물이 더 견고할수록 질감은 더 높게 매겨졌다.

본 발명의 배리어를 함유하는 하이드로콜로이드는 식품 내에서 수분의 이동을 억제하여, 식품이 냉동/ 해동 사이클을 견뎌내는 능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 식품의 저장 기간을 개선시킬 수가 있었다. 또한, 이 과정에서, 식료품의 감각수용성이 향상되었다.