식품기사, 식품위생직 공무원 등 시험 대비 식품가공학 핵심 이론 요점 요약 8. 식용유지의 가공

8. 식용유지의 가공

 

식용유지의 가공
1. 식용유지의 가공 공정
- 식용유지의 가공 공정의 순서는 목적에 따라 다를 수 있고, 표시한 공정을 중 일부는
수행하지 않을 수도 있다.

(1) 원료 입고
- 시료 채취 분석
- 원료 건조 저장
- 이물 제거
- 씨앗 원료 수분 함량 13% 이하
- 63°C 이하로 가열 건조
- 낮은 습도 유지
1) 화학적 또는 미생물학적인 손상 방지
2) 곡물의 경우 껍질 효율적인 제거
- 이물질 제거 방법
1) 자석 장치를 사용한 금속 제거
2) scalper를 사용하여 크고 무거운 물질 제거
3) 체를 사용하여 크고 작은 물질을 제거
4) 공기를 불어넣어 가벼운 물질 제거

 

(2) 원료의 전처리
- 단위 조작으로는 계량, 세정, 파쇄, 가열, 박편(flaking) 등
- 원료에 따라서는 껍질 제거나 탈수 공정 등이 포함
- 원료의 무게 측량 후 세정 작업
- 대두의 경우
1) 적절한 압력을 가하여 껍질이 육질 부분에서 분리되도록 한 후 바람을 불어넣어
껍질을 제거
2) 껍질 제거 후 가열 장치에 넣고 서서히 가열

3) 박편 압연기(flaking roll)를 통과시켜 세포벽 파괴

 

2. 유지 추출
(1) 기계적 추출
- 기계적 추출 = 압착 공정
- 가열, 압착, 냉각, 여과 등의 단위 조작 포함
- 박편을 수직형 교반 가열기에 넣고 가열하여 단백질 변성
- 가열 상태의 원료 압착
1) 함유되어 있는 유지 중 60% 가량이 추출
2) 용매를 이용하여 남아 있는 유지 추출
- 여과 장치 사용하여 미세한 고형 물질 제거

 

(2) 용매 추출
- 추출, 용매 증류, 액상 분리 등의 단위 조작 포함
- 유지 추출 후 남은 고형 물질(박)은 추출장치에서 꺼내어 용매를 제거하고 가열하여
건조한 후 냉각
- 최종 고형 물질에는 유지 함량이 1% 이하가 되도록 하는 것이 이상적
- 용매
1) pentane, hexane, heptane과 같은 비교적 가벼운 석유 분획물 사용
2) 현재는 대부분 hexane 사용
- 주로 많이 사용하는 추출기
1) 바스켓 추출기, 로터리 추출기, 다공 벨트 추출기, 슬라이딩 베드 추출기, 직사각형
고리 추출기 등
- 거름 추출기: 역류(countercurrent flow) 장치
1) 고체 원료가 용매-유지 혼합물(solvent-oil miscella)과 서로 반대 방향으로
이동하면서, 용매-유지 혼합물 내의 유지 농도 증가
2) 원료가 추출기에 처음 들어가면 유지 농도가 가장 높은 용매 혼합물과 접촉하게
되고 다음에는 보다 낮은 농도의 혼합물과 접촉하여 맨 나중에는 유지를 함유하지
않은 용매와 접촉
3) 용매 혼합물이 추출기에서 배출될 때는 혼합물 중에 함유된 유지의 농도는 30%
정도

 

3. 정제 공정
(1) 탈검(degumming)
- 탈검: 추출한 유지에서 검으로 불리는 인지질, 단백질, 수지 등과 같이 끈적거리는
물질을 제거하는 공정
- 비교적 적은 양(1-1.3%)의 물을 가하고 65-70°C로 가열하여 정치 또는 원심분리하여
수화된 검 물질과 유지를 분리한 후, 유지를 건조하고 냉각
- 추출한 유지에는 인지질이 1-1.5% 함유
- 첨가하는 물의 양: 인지질의 약 75% 물은 연수가 좋음

- 인지질 중 일부가 칼슘이나 마그네슘과 염을 형성하고 있기 때문에 인산을 첨가하여
다음 정제 단계인 알칼리 정제 공정 중에 제거
- 탈검을 마친 유지는 38°C 이하로 냉각시켜 저장
- 탈검 마친 유지의 수분 함량은 0.1% 이하

(2) 알칼리 정제(alkali refining)
- 유리지방산은 유지 원료의 조직이 파괴될 때 유지가 효소(lipase)의 작용에 의하여
가수분해되어 생성
- 대부분의 원료의 유지를 구성하고 있는 지방산은 사슬이 길기 때문에 유리지방산이
향미에 큰 영향을 미치지는 않음
- 유리지방산은 중성지방(triacylglycerol)에 비하여 끓는점이나 발연점이 낮아 유지를
가열할 때 증발되거나 쉽게 타는 현상이 나타남
- 알칼리 정제: 유지에 함유되어 있는 유리지방산을 알칼리 물질을 이용하여
중화시키는 공정
- 주로 NaOH를 물에 녹여 사용하며, Na2CO3를 사용하기도 함
- 중화한 유리지방산염은 물과 함께 가라앉혀 제거; 주로 원심분리하여 물 층 제거
- 유지 층에 남아 있는 소량의 물과 비누를 물로 여러 번 씻어주고 남은 물은 진공 건조
기를 사용하여 제거
(3) 탈색(bleaching)
- 탈색: 엄밀한 의미로는 흡착(adsorption) 공정 - 색소 성분과 기타 다양한 불순물을
제거하는 공정
- 색깔이 연해짐, 맛 개선, 저장성 향상, 산화 안정성 증가
(4) 윈터리제이션(winterization)
- 미리 낮은 온도에 저장하면서 굳어 엉긴 유지를 제거하는 공정
- 냉각 속도가 빠르면 결정핵의 수 증가
- 융점이 높은 유지가 결정화된 부분과 잘 접촉하도록 해주고, 융점이 낮은 유지 성분은
결정화된 부분과 접촉이 잘 되지 않도록
- 교반속도가 빠르거나 교반을 하지 않으면 결정체의 크기가 작아 여과에 어려움

 

- 유지를 결정화하기 전에 60°C 정도로 가열
- 과냉각 상태에서 결정이 형성되는 것을 방지위해 결정 형성 저해 물질 첨가
-결정 저해물질: 레시틴(lecithin), monoacylglycerol, 솔비톨 지방산에스테르
- 결정화를 수행하는 탱크는 처음에 약 50°C로 하며, 시간당 약 3°C씩 낮춤
- 과냉각 상태의 온도에 도달하면 결정 형성 물질을 넣어줌
- 냉각을 진행하면서 커다란 교반기를 서서히 돌림(15-20 rpm)
- 결정화를 마치면 압착기로 5-7°C에서 100-200 kPa의 압력으로 서서히 압착

 

(5) 탈취(deodorization)
- 유지 정제 공정 중 마지막 공정이라고 할 수 있음
- 유리지방산, glycerol, 산화생성물, sterol, 탄화수소, 농약 등과 같은 휘발성 물질을
제거하기 위함이 목적
- 가열에 의하여 carotene과 xathophyll과 같은 색소 물질의 탈색도 일어남
- 유지에 남아 있을 수 있는 금속을 제거하기 위하여 citric acid와 같은 chelator를
첨가하기도 함
- 탈취는 회분식(batch), 반연속식, 연속식으로 수행
- 유지를 230-250°C로 가열하면서 2-10 mmHg로 진공상태에서 수증기를 불어넣어
triacylglycerol 이외의 성분을 휘발시켜 제거
- 탈취 후 유지의 유리지방산은 0.05% 이하, 산화생성물은 과산화물가로 측정이 불가할
만큼 감소

 

4. 수소첨가(hydrogenation: 경화)
(1) 수소첨가의 목적
- 유지의 이중결합을 줄여 유지의 산화 안정성 증가
- 유지의 물리적 형태를 변환시켜 융점을 높이고 다루기 용이하도록
(2) 유지의 수소첨가 반응 중 일어나는 2가지 화학적 반응
- 유지의 이중 결합에 수소가 첨가되어 단일결합 형성 - 불포화지방이 포화지방으로 변
환
- 기하학적 이성질화(geometric isomerization)에 의한 trans 지방 생성
(3) 향기 성분 손실 억제 : 장시간 가열 등
(4) 가공기구에 의한 손실 방지 : 금속제

 

5. 식용유지 제품의 포장
(1) 포장: 유지를 물리화학적으로 보호, 소비자들에게 편리성 제공
(2) 포장 용기
- 산소와 수분의 투과도를 낮추어 유지의 산화와 가수분해 최소화할 수 있는 소재
- 운반 중에 용기나 내용물이 손상을 입지 않을 만큼 견고
- 유리 용기: 반고체와 액체 상태의 유지 포장에 주로 사용
- 플라스틱 용기: 액체 유지를 포장하는 재료로 주로 사용
- 금속 캔: 가소성인 쇼트닝 포장에 주로 사용
- 질소 충전 후 밀봉