소개

분무 건조로 생산된 우유 분말은 제과 및 제빵 제품부터 수프, 소스, 음료에 이르기까지 다양한 제품
을 만드는 데 식품 산업 전반에 걸쳐 사용되며, 소비자에게 직접
공급되기도 합니다. 이러한 분말의 흐름 특성은 효율적이고 효과적인 식품 가공을 위해 분말의 유용성과
그 가치를 정의합니다. 생산 체인을 통해
쉽고 안정적으로 흐르는 분말은 산업 처리량을 극대화하여 수익성을 저하시킬 수 있는
계획되지 않은 중단과 비효율을 제거합니다. 따라서 우수한 유동 특성을 가진 우유 분말을
만드는 방법을 이해하는 것이 유리하며, 수분 함량 및 입자 크기와 같은 다른 요소도
유동 거동을 정의하는 데 중요한 역할을 하지만 지질 함량
이 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.

프랑스 낭시 로레인 대학교(Universite de Lorraine) 연구진이 수행한 이 연구에서는 분무 건조 우유 분말의 유동성을 사료 농축액 구성과
폭기 전처리[1]의 함수로서 조사했습니다. 탈지분유, 반탈지분유, 전지분유 농축액으로 각각 1.5%, 14%, 26% 등 다양한 지질 함량의 분무 건조 분말(
)을 생산하고, 탈지분유와 전지분유를 재구성하여
을 제조했습니다. 이 세 가지 샘플은 엄격하게 비교 가능한 조건에서 분무 건조하기 전에 각 농축액의 샘플을 휘핑하여 제조한
폭기 유사품과 비교했습니다. 동적 및 전단 유동 특성은 FT4 분말 레오미터®를 사용하여 6가지 분무 건조 우유 분말 모두에 대해
측정되었습니다. 그 결과 사료 농축물 특성과 공정 관련 유동 특성 간에 중요한
상관관계가 나타났습니다.

흐름성

기본 유동성 에너지(BFE) 값은 낮은 응력 또는 중간 정도의 응력 상태에서 제한된 또는
강제 조건에서 분말의 유동 성향을 정량화합니다. BFE 값은 예를 들어 도징
시스템 또는 타정 프레스의 피드프레임을 통한 혼합 성능 및 흐름과 안전하게
연관되어 있어 식품 가공 작업과 관련이 있습니다. 또한,
다른 흐름
속성이 동일하거나 매우 유사한 것으로 분류하는 샘플의 작은 차이도 감지할 수 있을 정도로 차별성이 높습니다.

이러한 분유의 경우, 처리하지 않은 경우와 처리/폭기된
농축액으로 제조한 샘플의 경우 지질 함량(탈지 1.5%, 반탈지: 14%, 전분: 26%)이 증가할수록 BFE가 증가하는 것으로 나타났습니다. 이러한 데이터를 통해 폭기가 BFE에 큰 영향을 미쳐
흐름에 대한 저항성을 증가시킨다는 것을 알 수 있습니다.

응집력과 같은 전단 특성은 상대적으로 높은 응력 하에서 응집된 분말의 거동을 정량화하며 호퍼 배출 성능과 관련이 있습니다. 이러한 결과는 시료에 대한 다른 관점을 제공하며, 반탈지분유와 전유 분말 간의 차이는 미미하지만 탈지분유 시료의 응집력이 현저히 낮음을 나타냅니다. 세 시료 모두에서 폭기는 시료 거동에 미미한 영향만 미쳤습니다.

우유 분말에 대해 측정된 물리화학적 특성은 이러한 관찰된 경향에 대한 통찰력을 제공합니다. 예를 들어, 반탈지분유와 전지분유는 표면 지질 함량이 높고 과도하게 대표되는 것으로 관찰되었습니다. 따라서 지질 분포의 결과로 표면 '끈적임'이 증가하면 탈지 분유에 비해 반탈지 및 전지 분유에서 관찰되는 높은 응집력과 흐름 저항에 대한 근거를 제공합니다. 응력이 높은 조건에서 관찰되는 더 뚜렷한 효과는 응집 하중을 받는 분말 표면에서 유리 지방이 방출된 결과일 수 있습니다.

폭기는 지질 분산을 더 균일하게 만들지만, 동시에 더 미세한 입자 크기를 중심으로 입자 크기 분포가 더 좁아집니다. 이러한 후자의 경향은 BFE 값과 관련하여 중요한 거동인 입자 패킹에 영향을 미치므로 낮은 응력 조건에서 관찰되는 흐름 거동의 경향을 설명하는 데 도움이 될 수 있으며, 높은 응집은 전처리에 의해 유발된 차이를 잠재적으로 가릴 수 있습니다.

그러나 결정적으로 관찰된 경향은 다양한 분유가 공정에서 어떻게 작동하는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 지질 함량이 낮으면 호퍼와 사일로에서 응집력이 낮고 유동성이 좋으며, 실제로 일반적으로 유제품 농축액을 폭기하여 습윤성 및 용해도와 같은 특성을 개선하려는 가공업체는 유동성과 더 나아가 가공성이 동시에 저하될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

결론

여기에 제시된 결과는 다양한 분유에 대한 공정 관련 인사이트와
농축액 전처리의 영향을 수집하기 위해 동적 및 전단 분말
특성을 측정하는 것의 가치를 보여줍니다. 이러한 유형의 다변량 분석은 단순한 단일 파라미터 분말 테스트 방법으로는
얻을 수 없는 수준의 세부 정보를 제공하며, 식품 가공을 위한 최적의 성분 개발(
)을 지원하는 데 매우 효과적일 수 있습니다.

참조

[1] T. Fournaise, J. Burgain, C. Perroud, J. Scher, G. Gaiani, J. Petit '분무 건조 우유 분말의 재구성 및 유동성에 대한 제형의 영향' 분말 기술 372 (2020) 107-116.