초음파 마가린 생산
마가린 제조의 기본 생산 단계는 식물성 기름과 지방의 혼합물을 물 및 첨가제와 함께 유화하는 것입니다. 초음파 유화는 안정적이고 미세한 식품 에멀젼을 제조하는 신뢰할 수 있는 검증된 기법입니다. 초음파 유화 공정은 강력한 초음파 기계적 전단력을 기반으로 마이크로미터 및 나노미터 크기의 액적을 생성하여 최고의 제품 품질을 제공합니다. Hielscher Ultrasonics는 모든 규모에서 식품 등급 에멀젼을 생산할 수 있는 초음파 처리기를 제공합니다.
초음파 마가린 유화
마가린 생산의 주요 가공 단계는 물과 옥수수유, 대두유, 땅콩유, 해바라기씨유 등의 수소화 유지류를 유화하는 것입니다. 유지 농도가 40–90%로 높기 때문에 균일하고 미세한 에멀젼을 형성하려면 높은 전단력을 가하는 것이 매우 중요합니다. 초음파 유화는 안정적인 나노에멀젼을 형성하는 빠르고 효율적인 기법으로 문헌에 보고되어 있으며, 생성된 에멀젼은 액적 직경이 매우 작고 다분산성이 낮습니다. 초음파 에멀젼은 기존 방식으로 제조한 에멀젼보다 안정성이 더 높은 경우가 많으며, 계면활성제가 필요하더라도 그 양이 적은 경우가 많습니다.[Mason 1996]
에멀젼의 액적 크기는 발림성, 안정성, 맛의 지각 등 마가린의 품질에 큰 영향을 미칩니다.
기계식 교반기 및 전단 혼합기와 비교할 때 초음파는 계면활성제를 더 적게 사용하며 더 작고 안정적인 액적을 생성합니다. 초음파 유화는 비용을 절감하고 안전하며 조작이 간단하고, 기존 산업 생산 라인에 쉽게 추가 설치하여 유화 제품의 품질을 개선할 수 있습니다.
초음파로 개선된 마가린 배합:
- 더 작은 액적, 더 우수한 에멀젼
- 더 높은 수분 함량 구현 가능
- 유화제 사용량 감소
- 미생물에 의한 변질 감소
산업용 마가린 생산을 위한 초음파 유화 시스템
초음파를 이용한 마가린 배합
초음파는 유화에 매우 효율적일 뿐만 아니라 안정제, 비타민, 착색제 및 기타 성분과 같은 분말을 마가린에 균일하게 혼합하는 데도 도움이 됩니다. 초음파 균질화 및 혼합에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!
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초음파 유화로 마가린의 미생물 변질 감소
물 액적의 크기가 작을수록 미생물이 이용할 수 있는 영양분이 적어지므로 미생물에게 덜 유리한 환경이 됩니다. 마찬가지로 물 액적의 크기가 작을수록 실제 미생물보다 무균 물 액적이 더 많을 상대적 가능성이 커집니다. 따라서 작은 물 액적 크기는 제품의 보존 기간을 늘리며, 이는 유화제가 주로 질감과 안정성을 위해 수행하는 기능에 부수적으로 따르는 효과입니다. 여기서 작다는 것은 마가린의 평균 액적 크기가 4–5 µm이고 크기 범위가 1에서 20µm까지임을 의미합니다. 액적 크기가 10µm 미만일 때 이러한 제한적인 환경에서 미생물이 증식할 수 있을지는 의문입니다(Delamarre and Batt, 1999).
초음파 유화는 서브마이크로미터 및 나노미터 범위의 액적을 생성하므로, 초음파 처리 공정은 마가린과 기타 스프레드의 변질을 줄이고 보존 기간을 늘리는 데 도움이 됩니다.
식용유의 초음파 수소화
식물성 기름의 수소화는 중요한 대규모 산업 공정입니다. 수소화를 통해 액체 식물성 기름은 고체 또는 반고체 지방으로 전환됩니다. 수소화는 마가린 제조에서 흔히 사용되는 전처리 단계입니다. 화학적으로는 상간 이동 촉매 수소화 반응 중 이중 결합에 수소 원자가 첨가되어 불포화 지방산이 그에 상응하는 포화 지방산으로 전환됩니다. 이 촉매 공정은 고출력 초음파 처리로 가속할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 촉매는 니켈, 알루미늄 또는 팔라듐입니다. 수소화 지방은 제빵 제품에서 쇼트닝제로 널리 사용됩니다. 포화 지방은 산화되는 경향이 더 낮고 그에 따라 산패 위험도 더 낮다는 장점이 있습니다.
마가린 생산용 초음파 식품 가공기
Hielscher는 고객의 요구를 정확하게 충족하기 위해 다양한 초음파 장비와 액세서리를 제공합니다. 실험실용 장비부터 벤치탑 / 파일럿 및 본격적인 산업 생산 규모에 이르는 초음파 처리기를 바로 이용할 수 있습니다. 처리 대상이 배치이든 또는 체적 유동을 인라인으로 처리하든, Hielscher는 적합한 초음파 시스템을 제공합니다.
마가린은 일반적으로 연속 공정으로 제조됩니다. Hielscher의 초음파 플로우 셀은 생산 요구 사항에 맞게 다양한 크기로 제공됩니다. 초음파 유화 공정을 개선하기 위해 Hielscher는 특허 출원 중인 플로우 셀 인서트 MultiPhaseCavitator를 개발했습니다. 이 인서트는 주입 캐뉼라를 통해 두 번째 상을 미세한 액체 흐름 형태로 캐비테이션 영역에 직접 주입하여 초미세 에멀젼을 생성하는 것이 특징입니다.
모든 산업용 초음파 가공기는 기존 생산 라인에 쉽게 설치하거나 추가 장착할 수 있습니다. 특수한 요구 사항과 응용 분야를 위해 고객의 구체적인 요구 사항에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
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초음파 식품 가공
- 매우 균일한 에멀젼
- 마이크로미터 및 나노미터 크기의 액적
- 높은 안정성
- 최대 90%의 시간 절약
- 완전한 공정 제어
- 안정적인 공정 온도
- 완전히 선형적인 규모 확대
- 완전한 재현성
- 식품 등급의 위생성
(CIP/SIP)
문헌 / 참고 자료
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
- Szymanska, I.; Zbikowska, A.; Onacik-Gür, S. (2024): New Insight into Food-Grade Emulsions: Candelilla Wax-Based Oleogels as an Internal Phase of Novel Vegan Creams. Foods 2024, 13, 729.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- H. Pehlivanoglu, A. Akcicek, A.M. Can, S. Karasu, M. Demirci, M.T. Yilmaz (2021): Effect of oil type and concentration on solid fat contents and rheological properties of watery oleogels. La Rivista Italiana Delle Sostanze Grasse No 3, 2021.
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식품 에멀젼
에멀젼은 크게 두 가지 유형으로 구분할 수 있습니다: 수중유형 (O/W) 에멀젼(예: 우유, 아이스크림)과 유중수형 (W/0) 에멀젼(예: 버터, 마가린, 마요네즈, 저지방 스프레드, 식물성 지방 스프레드)입니다. 또한 이른바 이중 에멀젼 (역상 에멀젼 또는 다중 에멀젼이라고도 함)도 있으며, 그 예로는 수중유중수형 (W/O/W) 또는 유중수중유형 (O/W/O)이 있습니다. 향미와 영양소의 방출을 더 잘 제어할 수 있어 식품 산업에서 이중 에멀젼의 사용이 점점 늘어나고 있습니다. 에멀젼과 이중 에멀젼의 유화 공정에서는 액체를 마이크로미터, 서브마이크로미터 또는 나노미터 크기의 액적으로 분해하기 위해 강한 전단을 가해야 합니다. 초음파 유화는 산업 규모에서 안정적인 식품 에멀젼을 제조하는 강력하고 신뢰할 수 있는 가공 방법입니다. 초음파 캐비테이션과 그로 인해 생성되는 높은 전단력은 잘 알려진 공정 강화 기술입니다.