두유의 초음파 균질화
- 두유 생산의 과제는 고효율 공정 조건에서 맛있고 영양적으로 품질이 우수한 콩 기반 음료를 생산하는 데 있습니다.
- 초음파 균질화 및 저온 살균은 영양가가 높고 상온 보관 안정성을 갖추며 기계적 및 미생물학적 안정성도 높은 건강한 두유를 제공한다는 장점이 있습니다.
초음파를 이용한 두유 생산
두유 베이스와 두유에 초음파 처리를 하면 물리화학적 특성이 변하고(고분자 변화, 효소 불활성화), 미세하고 균일한 균질화가 이루어지며, 유변학적 특성이 개선됩니다. 초음파 유화는 자체적으로 안정적인 식물성 우유를 생성하며, 초음파 보존 처리 및 미생물 불활성화는 미생물학적 안정성을 보장합니다. 초음파 처리는 영양가, 안정성 및 풍미를 개선할 뿐만 아니라 에너지 효율과 시간 효율 면에서도 뛰어납니다. 기존 방법과 비교하면 초음파 처리는 에너지 소비가 적고 시간 효율이 더 높습니다.
초음파 균질기는 두유 생산의 전체 생산 용량 범위를 지원하고, 보존 처리를 최적화하며, 생산 라인의 기능적 다양성을 확보할 수 있게 합니다. 초음파 인라인 균질기는 생산 목표에 맞게 쉽게 조정할 수 있어, 공정 매개변수를 변경하는 것만으로 다양한 풍미 특성(예: 콩 향이 있는 맛, 콩 향이 없는 맛)과 제품 기능성을 구현할 수 있습니다.
초음파 처리는 두유의 균질화와 보존에 매우 효율적입니다
콩의 풍미와 초음파의 영향
초음파 가공으로 두유 베이스의 풍미에 영향을 줄 수 있습니다. 두유 제품은 아시아 목표 고객층이 선호하는 강한 콩 향을 갖도록 생산할 수 있는 반면, 서구 소비자는 콩 향이 없는 부드러운 맛을 선호합니다. 초음파 공정 매개변수(진폭, 초음파 처리 시간, 온도, 압력)를 조정하면 강하거나 순한 풍미 특성을 얻을 수 있습니다. 이는 동일한 초음파 시스템으로 다양한 콩 풍미 특성을 선택적으로 구현하여 서로 다른 목표 시장의 기호에 맞는 다양한 유형의 제품을 제조할 수 있음을 의미합니다.
초음파 효소 불활성화
강한 콩 맛은 주로 리폭시게나아제 효소(LOX)의 활성과 관련이 있습니다. 이 LOX 효소를 불활성화하는 것은 현대 가공 시스템의 주요 목표 중 하나입니다.
가압 열 초음파 처리(MTS) – 높은 압력과 온도 조건에서의 초음파 처리 – 는 리폭시게나아제(LOX) 효소를 불활성화하는 검증된 방법입니다. 리폭시게나아제 활성은 지방산과 색소의 산화를 유발합니다. 강력한 초음파는 리폭시게나아제, 퍼옥시다아제 및 폴리페놀 산화효소와 같은 효소의 불활성화 또는 변성을 유발합니다.
MTS는 리폭시게나아제, 퍼옥시다아제, 그리고 저온성 세균 유래 프로테아제 및 리파아제와 같은 일부 다른 효소를 불활성화하는 데도 효율적인 수단임이 입증되었습니다. (Kuldiloke 2002: 2)
초음파 두유 생산의 장점
- 높은 추출 수율
- 기분 좋은 풍미
- 기계적 안정성
- 미생물학적 안정성 / 보존
- 효소 불활성화
- 에너지 효율
초음파 보존 처리를 통한 미생물학적 안정성
초음파를 단독으로 사용하거나 열(열 초음파 처리), 압력(가압 초음파 처리), 또는 열과 압력 모두(가압 열 초음파 처리)와 함께 사용하는 방법은 리폭시게나아제, 퍼옥시다아제 및 폴리페놀 산화효소와 같은 다양한 식품 효소뿐만 아니라 내열성 리파아제 및 프로테아제를 불활성화하는 효과적인 방법으로 알려져 있습니다. 강력한 초음파는 미생물을 파괴하여 불활성화하고, 이를 통해 제품의 미생물학적 안정성을 확보합니다. 초음파 처리에 의한 병원성 및 부패 미생물 또는 효소의 불활성화는 주로 물리적 효과(캐비테이션, 기계적 힘) 및/또는 화학적 효과에 의해 발생합니다.
초음파를 이용한 대두 단백질 추출 및 분리
분리대두단백(SPI)과 농축대두단백(SPC)에 고출력 초음파를 적용하면 대두단백을 목적에 맞게 개질하여 고기능성 식품 첨가물을 얻을 수 있습니다. 다양한 신제품 구상에서는 대두단백을 기본 원료로 사용하며, 초음파 보조 가공을 통해 유제품을 함유하지 않는 비건 스무디, 치즈 대체품, 대두 크림 기반 수프, 스프레드 및 크리미한 드레싱과 같은 우수한 품질의 제품을 산업적으로 생산할 수 있습니다.
강력한 초음파 처리기(예: UIP2000hdT)를 이용한 초음파 처리는 전도율을 크게 변화시키고, 농축대두단백의 용해도를 높이며, 식품의 질감에 중요한 비표면적을 크게 증가시키고, 유화 활성 지수(EAI) 값을 높입니다. 분리대두단백(SPI)과 농축대두단백(SPC)의 중량 평균 직경 D와 부피–표면 평균 직경 D는 크게 감소합니다.
기존 대두단백 처리법과 비교하면 초음파 처리는 에너지 소비가 적고 시간 효율이 훨씬 높습니다.
초음파 유동 반응기는 두유 가공 등의 추출 및 균질화에 매우 효율적입니다,
두유 및 식물성 우유 대체품용 초음파 균질기
Hielscher Ultrasonics 식품 가공기는 활용도가 높으며 기존 생산 라인에 쉽게 설치하거나 추가 장착할 수 있습니다. 높은 출력, 신뢰성 및 견고성 덕분에 Hielscher 초음파 처리기는 대두 베이스 생산에서 “일꾼” 역할을 합니다. 소노트로드는 티타늄으로 제작되며, 초음파 반응기와 기타 접액 부품은 식품용 스테인리스강으로 제작되고 위생 피팅을 장착할 수 있습니다. 이를 통해 식품과 음료 제품을 안전하고 신뢰성 있게 가공할 수 있습니다.
- 높은 효율
- 최첨단 기술
- 신뢰성 및 견고성
- 조정 가능하고 정밀한 공정 제어
- 배치 및 인라인
- 모든 용량에 적용 가능
- 지능형 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 프로그래밍 가능, 데이터 기록, 원격 제어)
- 쉽고 안전한 조작
- 적은 유지보수
- CIP(정치 세정)
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 완성한 품질
Hielscher 초음파 처리기는 최고 수준의 품질과 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고성과 간편한 조작 덕분에 당사의 초음파 처리기를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 가혹한 조건과 까다로운 환경에도 쉽게 대응합니다.
Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특별히 중점을 두고 있습니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 기준을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 용량 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| 해당 없음 | 10–100L/min | UIP16000 |
| 해당 없음 | 더 높은 유량 | 클러스터 구성: UIP16000 |
초음파 식품 가공기 UIP16000은 식물성 우유 대체품의 산업적 생산에 사용됩니다.
알아두면 유용한 정보
두유
두유는 통대두를 물에서 추출하여 생산하는 식물성 우유 대체품입니다. 두유는 물과 대두 유래 지질로 이루어진 에멀젼으로, 수용성 단백질과 탄수화물을 함유합니다. 예전의 전통적인 두유 제조 방식에서는 대두를 불리고, 분쇄하고, 여과한 다음 가열했습니다. 이렇게 제조한 두유는 보존 기간이 짧습니다. 그러나 오늘날의 소비자와 현대적인 생활 방식은 전체 보관 기간 동안 안전하고 안정적으로 유지되는, 보존 기간이 더 긴 제품을 요구합니다. 이러한 두유와 음료를 생산하려면 초고온 처리(UHT) 기술을 사용하는 것이 당연한 선택입니다. 이를 통해 제품의 조성에 따라 수개월에서 최대 일 년까지의 보존 기간을 확보할 수 있습니다. 또한 전체 보존 기간 동안 크리밍과 침전 없이 균질한 제품을 유지하려면 유화제와 안정제를 적절히 선택해야 합니다.
두유 및 대두 기반 음료의 생산
두유는 통대두 또는 전지 대두분으로 만듭니다. 건조 대두를 물에 하룻밤 동안 또는 최소 3시간 이상 불립니다. 불리는 시간은 물의 온도와 밀접한 관련이 있습니다. 그다음 불린 대두를 습식 분쇄 공정으로 분쇄합니다. 최종 두유 제품에 필요한 수분 함량을 맞추기 위해 물을 첨가합니다. 서구 소비자의 기호에 맞는 일반적인 대두 음료의 경우, 최종 대두 음료의 단백질 함량은 대체로 1–4%이며 물과 대두의 중량비는 20:1입니다. (전통적인 아시아 두유는 물 : 대두 중량비가 최대 5:1에 달합니다). 분쇄한 대두 슬러리를 끓여 풍미 특성, 소화율 및 미생물학적 안정성을 개선합니다. 열처리는 대두의 트립신 억제제를 불활성화하고, 리폭시게나아제를 불활성화하여 풍미를 더 순하게 하며, 두유를 저온 살균합니다. 약 15–20분 동안 열처리한 후 여과하여 대두 펄프 섬유 / 비지와 같은 불용성 잔류물을 제거합니다. 마지막으로 설탕, 바닐라, 초콜릿, 과일 또는 기타 향미 성분을 첨가하여 대두 음료에 인위적으로 향미를 부여할 수 있습니다.
대두 음료와 요구르트
대두는 우유 대체품과 대두 음료, 주스, 대두 혼합 음료(특히 라틴 아메리카에서), 대두 요구르트 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 대두 기반 음료와 요구르트는 유당 불내증이 있는 사람과 비건이 유제품 대체품으로 널리 섭취하지만, 소비자들은 건강상의 이점과 풍미 때문에 대두 제품을 선택하기도 합니다.
일반적인 두유의 조성은 단백질 약 3.6%, 지방 2%, 탄수화물 2.9%, 회분 0.5%입니다. 대두는 포화 지방 함량이 낮고 콜레스테롤과 유당이 없습니다. 또한 비타민과 무기질이 풍부하여 섭취 시 건강에 매우 유익합니다.
가압 열 초음파 처리
가압 열 초음파 처리(MTS)는 초음파에 열과 압력을 결합하여 상승효과를 내는 처리 방식입니다.
문헌/참고 자료
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.