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Oil 유화시험 2005. 10. 27 | |
원리 |
오일과 물이 섞이게 하는 기능을 유화라 하고, 크게 수중유적형(아이스크림), 유중수적형(버터)이 있으며, 유화방법에는 물리적 및 화학적 방법이 있다. |
재료 및 기구 |
Oil(야자 또는 팜유), 유화제(지용성 glycerin fatty acid ester, sorbitsn fatty acid ester), 물, 비이커 100ml,항온조(60°C), 자석교반기, 히터, 온도계, 저울, 유산지 |
실험 방법 |
<<첫번째 실험>> #1 Oil 50g 물 25g #2 Oil 50g 물 25g 글리세린지방산에스테르 0.4g #3 Oil 50g 글리세린지방산에스테르 0.4g 물 25g 소르비탄지방산에스테르 0.8g 1. 오일에 유화제를 65°C에서 녹여 30분간 유화 2. 유화제를 녹인 후 동량의 65°C물을 가하여 3~5분간 강하게 교반 3. 교반 후 60°C 항온조에 넣고 분리 속도를 관찰 <<두번째 실험>> #1 Oil 25g 물 75g 글리세린지방산에스테르 4.5g #2 Oil 25g 글리세린지방산에스테르 4.5g 물 75g 소르비탄지방산에스테르 1.2g 1. 오일에 유화제를 65°C에서 녹여 30분간 유화 2. 유화제를 녹인 후 동량의 65°C물을 가하여 3~5분간 강하게 교반 3. 교반 후 60°C 항온조에 넣고 분리 속도를 관찰 |
실험 결과 |
<<첫번째 실험> #1 #2 #3 #1. Oil 50g과 물 25g 만을 넣은 비커는 투명하였다. #2. Oil 50g과 물 25g에 글리세린지방산에스테르 0.4g을 넣었을 경우 층 분리가 일어났다. #3. Oil 50g과 물 25g에 글리세린지방산에스테르 0.4g과 소르비탄지방 산에스테르 0.8g을 넣었을 경우 불투명으로 백색을 띄었다. <<두번째 실험>> #1 #2 #1. Oil 25g과 물 75g에 글리세린지방산에스테르 4.5g을 넣은 비커는 층 분리가 일어났다. #2. Oil 25g과 물 75g에 글리세린지방산에스테르 4.5g과 소르비탄지방 산에스테르 1.2g의 양을 넣은 비커는 불투명하였다. |
고찰 |
Oil과 물이 섞이게 하는 기능을 유화라 함은 일찍이 중․고등학교 때 미술시간에서 흔히 사용하던 유화물감에서 그 성질은 알고 있었다. 물 속에 기름이 유화된 경우는 물에 기름을 섞으면 쉽게 희석된다. 그 이유는 연속상이 물이고, 기름 입자가 그 연속상인 물 안에 분산되어 있기 때문이다. 일정한 기름을 유화할 때 HLB값이 낮은 유화제를 사용하면 W/O형의 Oil이 생성되고, 반대로 HLB의 값이 높은 유화제를 사용하면 O/W형의 Oil이 생성됨을 실험으로 인해 알 수 있었다. 실험결과 지방산을 섞지 않은 물과 기름은 투명한 색으로 유화가 되지 않았고, 글리세린지방산에스테르만을 섞은 비커에서는 두 층으로 나뉘는 현상을 볼 수 있었으며, 글리세린지방산에스테르과 소르비탄지방산에스테르를 둘 다 넣은 비커에서는 백색의 불투명한 유화된 현상을 보였다. 하지만, 두 번째 실험에서는 첫 번째 실험의 지방산의 양을 증가시켜보았으나, 약간의 점성이 뛰어난 것 외에는 별 다른 차이를 보이지 않았다. 즉, 점성이 높은 유화의 상태를 만들기에 지방산의 양들이 많다고 해서 뛰어난 것은 아니다. 그만큼 유화상태를 만들기는 힘들었다. |
유화...
서로 혼합할 수 없는 2종류의 액체.
예를 들면 물과 기름과 같은 것을 적당한 조제의 도움에 의해서 균질한 혼합상태로 하는 현상을 유화라고 한다. 이 때 이용하는 조제를 유화제라고 한다. 이 유화제로서 작용하는 화합물은 그 분자 중에 친수기와 친유기를 가지며, 물과 기름의 계면에 흡착층을 형성하기 쉬우며 계면활성작용에 의해서 유화를 돕고 있다.
이 유화제의 성질에 따라서 유화액은 수중유적형(O/W형)과 유중수적형(W/O형)의 2종의 다른 유화물이 생긴다.
전자는 친수성이 강한 유화제에 의해, 후자는 친유성이 강한 유화제에 의해서 만들어진다.
유화의 기능
(1)계면장력을 낮추는 기능
(2)흡수된 분자의 필름으로 입자 표면을 기계적으로 보호해 주는 기능
(3)이온 상호 작용에 의해 입자 사이를 떨어지게 하는 기능
유화제...
유화란 물에 녹지 않는 기름 같은 액체가 작은 입자로써 물과 같은 액체에 균일하게 퍼져 있을 때를 말한다. (보통 10~수십 마이크로미터의 지름) 유화를 보조하는 계면활성제나 그 이외의 계면활성제를 유화제라 한다.
레시틴, 모노글리세리드, 서당지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르 등이 이용되고 있으며, 마요네즈는 난황레시틴의 작용에 의해서 발생한 O/W형의 유화물이며, 버터는 역으로 W/O형의 유화물이다.
1) 소르비탄지방산에스테르 ( Sorbitan Esters of fatty acids )
소르비탄지방산에스테르의 성분규격
성분: 이 품목은 백~황갈색의 액상 또는 밀랍모양의 물질이다.
확인시험 : ① 이 품목 0.5g을 무수알콜 5ml에 가열하여 녹이고 묽은황산 5ml를 가하여 수 욕중에서 30분간 가열한 다음 식히면 기름방울 또는 백~황갈색의 고체가 석출한 다. 이 기름방울 또는 고체를 분리하여 에테르 5ml를 가하여 흔들어 섞으면 녹 는다.
② 위 ①에서 기름방울을 또는 고체를 분리하고 남은 액 2ml를 취하여 새로 만 든 카테콜용액(1→20) 2ml를 가하여 흔들어 섞고 다시 황산 5ml를 가하여 흔들 어 섞으면 홍~적갈색을 나타낸다.
순도시험 :
① 산가 : 이 품목 약 5g을 정밀히 달아 알콜 및 에테르의 같은 양의 혼액 100ml를 가하여 가열하여 녹이고 식힌 다음 페놀프탈레인시액 1ml를 가하여 0.1N 알콜성수산화칼륨용액으로 적정한다.
따로 같은 방법으로 공시험을 하여 다음 식에 따라 산가를 구할 때, 그 값은 10 이하이어야 한다.
산가 = |
0.1N 알콜성수산화칼륨용액의 소비량(ml) × 5.611 |
검체의 채취량(g) |
② 비소 : 『구아검』의 순도시험 ①에 따라 시험한다(4ppm 이하)
③ 중금속 : 이 품목 2g을 취하여 『구아검』의 순도시험 ②에 따라 시험한다.(10ppm 이 하)
④ 폴리옥시에틸렌 : 이 품목 1g을 물 20ml를 가하여 잘 흔들어 섞고 식힌 다음 치오시안암모늄․질산코발트시액 10ml를 가하여 잘 흔들어 섞은 다음 클로로포름 10ml를 가하여 다시 잘 흔들어 섞고 방치할 때, 클로로포름층은 청색을 나타내어서는 아니된다.
강열잔류물 : 이 품목 2g을 취하여 강열잔류물시험을 할 때, 그 양은 1.5% 이하이어야 한다.
2) 글리세린지방산에스테르 ( Glycerln Esters of fatty acids )
정의:이 품목은 지방산과 글리세린 또는 폴리글리세린의 에스테르 및 유도체이다. 이 품목에는 글리세린지방산에스테르, 글리세린초산지방산에스테르, 글리세린젖산지방산에스테르, 글리세린구연산지방산에스테르, 글리세린호박산지방산에스테르, 글리세린디아세틸주석산지방산에스테르, 글리세린초산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르 및 폴리글리세린축합리시놀레인산에스테르가 있다.
글리세린지방산에스테르의 성분규격
성상:이 품목은 무~갈색의 분말, 박편, 조말, 입상, 덩어리, 반유동체 또는 액체로서 냄새가 없거나 특이한 냄새가 있다.
확인시험:① 이 품목 약 5g(글리세린초산에스테르의 경우에는 1.5g)에 알콜성수산화칼륨시액 50ml를 가하여 환류냉각기를 부착하여 수욕중에서 한 시간 가열한 후 거의 반고체상태로 될 때까지 알콜을 유거한다. 이에 희석한 염산(1→9) 50ml를 가하여 잘 흔들어 섞고 생성된 지방산을 석유에테르․메틸에틸케톤혼액(7;1) 40ml씩으로 3회 추출하여 분리하고이의 수층을 잘 흔들어 섞어 수산화나트륨용액(1→9)을 가하여 거의 중성으로 한 후 수욕상에서 감압하여 농축한다. 이에 약 40°의 메틸알콜 20ml를 가하고 잘 흔들어 섞은 후 냉각하여 여과하고 여액의 메틸알콜을 수욕에서 유거한다. 이 잔류물의 메틸알콜용액((1→10)을 검액으로 하여 검액 5㎕에 대해 메틸알콜․글리세린혼액(9:1)을 대조액으로 하여 n-부탄올․메틸알콜․클로로포름혼액(5:3:2)을 전개용 용매로 하여 박층크로마토그래피를 할 때 글리세린에스테르의 경우에는 대조액과 같은 위치에 백색의 반점이 확인되고 또 폴리글리세린에스테르의 경우에는 대조액과 같은 위치 이하에 백색의 반점 또는 백색의 대상의 반점이 확인된다.
다만, 박층판은 담체로서 박층크로마토그래피용 실리카겔을 110°에서 1시간 건조한 것을 사용하고 전개용 용매의 선단이 원선으로부터 15cm 상승한 때 전개를 그치고 풍건하여 110°에서 10분간 가열하여 용매를 제거하고 식힌 후 치몰․황산시액을 분무한 후 110°에서 20분간 가열하여 발색시킨다.
② 글리세린초산에스테르의 경우를 제외 : ①에서 분리하여 얻은 석유에테르․메틸에틸케톤층을 합하여 용매를 유거할 때, 기름 상 또는 백~황백색의 고체가 남는다. 이 잔류물 0.1g에 에테르 5ml를 가해 진탕․혼합할 때 녹는다.
③ 글리세린지방산에스테르 및 폴리글리세린에스테르의 경우를 제외 : ①의 검액 5ml에 물 50ml를 가해 진탕․혼화한 액은 글리세린초산지방산에스테르 및 글리세린초산에스테르의 경우에는 초산염 반응, 글리세린젖산지방산에스테르의 경우에는 젖산염 반응, 글리세린구연산지방산에스테르의 경우에는 구연산염 (나)의 반응, 글리세린호박산지방산에스테르의 경우에는 호박산염의 반응, 글리세린디아세틸주석산지방산에스테르의 경우에는 초산염 및 주석산염의 반응을 나타낸다.
④ 폴리글리세린축합리시놀레인산에스테르의 경우 : ①에서 분리하여 얻은 석유에테르 : 메틸에틸케톤층을 합하여 이 액을 물 50ml씩으로 2회 세정하고 무수황산나트륨으로 탈수하여 여과하고 감압하여 가온하여 용매를 제거한 후 잔류물 약 1g을 정밀히 취하여 200ml 환저플라스크에 넣고 무수초산․피리딘용액(25→100) 5ml를 정확히 달아 넣고 플라스크의 입구에 작은 깔대기를 놓고 95~100°의 유욕증에서 밑부분이 약 1cm 담기게 하여 1시간 가열한다. 식힌 후 물 1ml를 가하고 잘 흔들어 섞고 다시 10분간 가열하고 식혀 깔대기 및 플라스크의 윗부분을 알콜 5ml로 씻어내리고 과량의 초산을 0.5N 알콜성수산화칼륨용액으로 적정한다.(지시약 : 페놀프탈레인시액 1ml). 별도로 공시험을 하고, 다음 식에 따라 수산기가를 구할 때, 그 값은 150~170이다. 다만, 산가의 측정에는 잔류물 약 0.5g을 사용한다.
수산기가 = |
(a-b) × 28.053 |
+산가 |
검체의 채취량 |
a : 공시험에 대한 0.5N 알콜성수산화칼륨용액의 소비량(ml)
b : 본시험에 대한 0.5N 알콜성수산화칼륨용액의 소비량(ml)
순도시험 :① 산가 : 이 품목 약 6g을 정밀히 달아 알콜․에테르혼액(1:1) 120ml에 녹여 페놀프탈레인시액 1ml를 가하여 0.1N 알콜성수산화칼륨용액으로 적정하고 다음 식에 따라 산가를 구할 때, 그 값은 글리세린지방산에스테르, 글리세린초산지방산에스테르, 글리세린젖산지방산에스테르 및 글리세린초산에스테르의 경우에는 6.0이하, 폴리글리세린지방산에스트레의 경우에는 100이하 및 글리세린호박산지방산에스테르 및 글리세린디아세틸주석산에스테르의 경우에는 60~120이다. 따로 같은 방법으로 공시험을 한다.
산가 = |
0.1N 알콜성수산화칼윰용액의 소비량(ml) × 5.611 |
검체의 채취량(g) |
② 비소 : 이 품목 0.25g을 백금제, 석영제 또는 자제도가니에 취하여 질산마그네슘의 에틸알콜용액(1→50) 10ml를 넣고 에틸알콜에 점화하여 연소시킨 다음 서서히 가열하여 450~550°로 회화한다. 만일 탄화물이 존재하면 소량의 질산으로 적신 다음 다시 강열하고 450~550°로 회화한다. 식힌 다음 잔류물에 염산 3ml를 가하여 수욕상에서 가온하여 녹인 것을 시험용액으로 하여 비소시험을 할 때, 이에 적합하여야 한다(4ppm 이하).
③ 중금속 : 소르비탄지방산에스테르의 순도시험 ③에 따라 시험한다.
④ 폴리옥시에틸렌 : 이 품목 1g을 달아 200ml 플라스크에 넣고 알콜성수산화칼륨시액 25ml를 가하고 갈아 맞춘 환류냉각기를 부착하여 수욕상에서 때때로 흔들어 섞으면서 1시간 방치한다. 이를 수욕상 또는 감압하에서 거의 건고상태로 될 때까지 알콜을 날려 보내고 희석한 황산(3→100) 20ml를 가하고 가온하여 잘 흔들어 녹이고 이에 치오시안산암모늄․질산코발트시액 15ml를 가해 잘 흔들어 섞고 클로로포름 10ml를 가한 후 다시 잘 흔들어 섞고 방치할 때, 클로로포름층은 청색을 나타내어서는 아니된다.
강열잔류물 :이 품목의 강열잔류물은 1.5% 이하이어야 한다.
경화유...
제법 :어유나 식물유에 환원 니켈 등을 촉매로 하여 수소(H2)가 결합하여 포화지방산으로 된다.
이 반응을 계속 진행시키면 차츰 녹는점이 높아져 액체였던 기름이 고체 상태로 되 어 지방이 된다. 액체 상태의 기름이 굳어지므로 이 반응은 경화라 하고 경화에 의 해 고체상태로 된 지방유를 『경화유』라 한다.
경화정도 :사용 목적에 따라 알맞은 녹는점에서 멈추도록 조절한다.
제조목적 :마가린 원료 등에 쓰일 수 있도록 어유나 악취를 없앨 수 있다.
종류 : 원료류에 따른 종류도 알 수 있다.
소화흡수의 점에서는 녹는점 32~36°C의 경화유가 식용으로는 적합하지만 여름철의 마가린 제조용에는 녹는점 40°C의 경화유도 쓰인다.
니켈(Ni) 촉매를 사용하는 경화유에는 Ni를 포함한 경우가 많은데 1kg 중 0.06~0.07mg정도로서 인체에는 해가 없다.
야자유...
: 야자과육으로부터 채취한 원유를 식용에 적합하도록 처리한 것을 말한다.
<야자>
야자과에 속하는 상록교목의 하나이다.
<Oil>
야자열매의 씨에 30~40% 함유하고 있는데 보통은 과실핵 내부의 지방질은 건조한 코프라(Copra)를 압착하여 채유하므로 코프라유(Copra Oil) 라고도 불린다.
성질 : 실온에서 반고체형 기름이며 녹는점 20~25°C
비중 0.912~0,922, 요오드값 8~10
비누화값 253~258 이다.
규격
성상 :40°C에서 맑고 투명하며 고유의 색택과 향미를 가지고 이미, 이취가 없어야 한다.
비중 ( 40°C/25°C ) -0.907~0.917
굴절률 ( 40°C ) - 1.447~1.450
수분 ( % ) - 1.0 이하
산값 - 0.2 이하
요오드값 - 7~11
상승융점( °C ) - 10~28
비누화값 - 246~264
시험방법
① 비중
제7. 일반시험범. 1. 일반성분시험법 4)지질 (2)물리적 시험 ① 비중에 따라 시험한다.
② 굴절률
제7. 일반시험범. 1. 일반성분시험법 4)지질 (2)물리적 시험 ② 굴절률에 따라 시험한다.
③ 비비누화물
제7. 일반시험범. 1. 일반성분시험법 4)지질 (3) 화학적 시험 ④ 비비누화물에 따라 시험 한다.
④ 산가
제7. 일반시험범. 1. 일반성분시험법 4)지질 (3) 화학적 시험 ① 산가에 따라 시험한다.
⑤ 요오드가 (위스법)
제7. 일반시험범. 1. 일반성분시험법 4)지질 (3) 화학적 시험 ③ 요오드가에 따라 시험한 다.
⑥ 색도
로비본드비색계를 사용하여 133.4mm셀로 측정할 때 검체의 색과 가장 가까운 표준색 유리판의 수치를 검체의 색도로 한다. 표준색 유리판의 매수는 되도록 적게하고 검체의 명도가 높을 때에는 검체쪽에 표준색 유리판의 중성색을 끼워 동일명도로 하여 측정한 다.
⑦ 냉각시험
검체를 비이커에 넣고 120~130°로 5분간 가열한 후 약 25°로 식힌다. 이것을 갈아 맞 춘 공전병에 80~90%정도로 채워서 마개를 하고 셀로판지로 마개부분을 싸서 고무밴드 로 고정시킨 다음 수조 또는 비이커(용량 2~3l)에 잘게 부순 얼음을 공전병이 덮힐 때까 지 채우고 0°로 유지하면서 일정시간 경과한 후 공전병을 꺼냇을 때 맑고 투명한가를 관찰한다.
⑧ 상승융점
모세관(안지름 1mm, 바깥지름 2mm, 길이 50~80mm, 양끝이 열려 있는 것)의 한쪽끝을 액화한 검체에 담그어 약 10mm정도 검체에 채운다. 이것을10°이하에서 24시간 또는 얼 음위에서 1시간 방치한 후 온도계(1°/5 눈금이 있는 것, 385~390mm, 수은주의길이 15~25mm)에 고무밴드 또는 적당한 방법으로 밀착시키고 하단과 일치시킨다.
적당한 크기의 비이커(용량 600ml)에 증류수를 넣고 온도계의 하단을 수면밑 약 30mm 에 고정시킨 다음 물을 저으면서 처음에는 1분간에 2°씩, 융점의 10°이내에 도달한 때 에는 1분간에 0.5°씩 상승하도록 가열하여 검체가 모세관중에서 상승하기 시작하는 온도 를 상승융점으로 한다.
⑨ 산화방지제
제7. 일반시험법 4. 산화방지제시험법에 따라 시험한다.
⑩ 조지방
검체 1~1.5g을 정밀히 달아 50ml의 비이커에 취하고 에테르로 분액깔대기에 씻어 넣고 무수황산나트륨을 가하여 탈수한 다음 250ml의 삼각플라스크에 여과하고 에테르로 날려 보낸 후 105°에서 항량이 될 때까지 건조하여(20분이상) 얻은 것으로부터 조지방의 양 을 산출한다.
⑪ 타르색소
제7. 일반시험법 5. 착색료시험법에 따라 시험한다.
⑫ 보존료
제7. 일반시험법 2. 보존료시험법에 따라 시험한다.
⑬ 과산화물가
제7. 일반시험법 1. 일반성분시험법 4) 지질 (3) 화학적시험법 ⑤ 과산화물가에 따라 시 험한다.
- 포화지방산 : 팔미트산 함량 45%,
불포화지방산 : 올레인산 약 35%, 리놀렌산 10% 함유
- 팜유는 식물성 유지이면서 지방산 조성은 포화지방산과 불포화지방산 비율이 1:1로서 우지, 돈 지 등의 동물성 유지와 비슷한 반고체지.
- 우지와 돈지 비교시 : 저온부에서는 높고 고온부에서는 낮다
--> 가소 범위가 좁은 성질을 가짐
포도씨 기름...
포도씨 오일은 콜레스테롤 0%이며, 신체 성장과 호르몬 기능 조절이 필수적인 리놀렌산이 많이 함유되어 있고 포도로부터 추출된 풍부한 토코페놀을 함유한 오일로 건강에 좋은 제품이다.
- 사용 : 기름 특유의 느끼함이 적어 요리 고유의 맛을 살릴 수 있고 일반 식용유 보다 발연점이 월등히 높아 고온에서도 요리하여도 기름이 타지 않아 간편하게 요리가 가능하다.
올리브유...
- 올리브 나무만 100여 가지로 각 수종에 따라 맛과 향이 다르다. 꽃은 5월에 피고 열매는 6월말 경, 수확은 11~1월 사이에 이루어진다.
- 신이 내린 최고의 선물이라는 애칭을 가진 올리브 오일은 단순 불포화 지방산과 영양성분이 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추고 세포막을 강화시켜 각종 실혈관과 질환과 암, 성인병을 예방해 준다.
또, 노화 방지와 장수에도 도움을 주고 기억력 감퇴와 알츠하이머병을 방지한다.
해바라기 기름...
- 향일류라는 이름의 해바라기는 국화과에 속해 있는 1년생 재배식물이다. 길이 2~3m, 원산지는 멕시코,
- 필수 아미노산, 지바산, 칼륨, 칼슘이 풍부하며, 비타민B2가 함유되어 있어 질병에 대한 면역력을 길러주며 뇌졸중을 예방할 수 있다.
- 해바라기 기름에 들어있는 레놀레이식산은 혈액에 혈진(피딱 지)이 생기는 것을 막고 혈압을 낮춰주는 효과가 있다.
면실유 (목화씨 기름)...
- 목화씨를 쪄서 압착하여 얻는 반건성유
- 조제유는 갈색 또는 녹갈색, 정제유는 담황색 또는 무색무취
- 지방산 조성은 리놀렌산 35~50%, 올레산 5~35%, 팔미트산 23%, 소량의 미리스트산, 스테아르산, 아라키돈산 등을 함유
콩기름...
단백질 및 지방이 풍부
(콩 : 수분 8.6%, 단백질 40%, 지방 18%, 섬유 3.5% 회분 4.6%, 펜토산 4.4%, 당분 7% 함유)
- 대두유라고도 하며 올레산, 리놀산, 리노신산 등이 주성분
-> 비타민 F와 비슷하여 인체에 필수적인 지방산
- 콩의 함유량은 약 20%로 식물 종자의 함유량으로서는 적은 편에 속하므로, 주로 핵산 등 석유계 용제를 써서 추출하여 가열, 증류하는 장법에 의해서 조제 콩기름을 만든다.
가공 식품별 식품첨가제 사용기준...
유중수적형 (버터, 마가린)
1) 구아약지를 제품 1kg당 1g이하 사용할 수 있다.
2) 디부틸히드록시톨루엔 및 부틸히드록시아니슬을 어느 것이든 제품 1kg당 0.2g 이하 사용할 수 있다.
3) 디히드로초산 및 디히드로초산나트륨을 어느 것이든지 제품 1kg에 대해 디히드로초산 으로서 0.5g 이하 사용할 수 있다.
4) 노르디히드로구아야레틱산을 제품 1kg당 0.1g 이하 사용할 수 있다,
5) 몰식자산프로필에스테르를 제품 1kg당 0.1g이하 사용할 수 있다.
버터
우유의 지방을 분리해 응고시켜 만든 유제품의 하나이다.
원료의 발효 여부에 따라 발효 버터와 생 버터가 있고, 가염 유무에 따라 가염버터와 무염 버터로 나뉜다.
원래 버터는 발효가염버터가 이용되었으며, 무염 버터는 제과, 아이스크림 등의 제조원료로 이용된다. 최근에는 제품에 향신료나 견과류 등을 첨가하여 만든 것이 있고, 지방 함량을 낮게 하여 조성분의 함량을 변화시켜 만든 버터도 있다.
규격 : 유지방분 80.0% 이상
수분 17.0% 이하
대장균군 음성
보존 : 버터는 신선한 것일수록 풍미가 좋으며, 보존 중에는 지방의 산화에 주의한다. 장기 보존하는 경우에는 동결(-20°C 이하)보존. 보통의 냉장은 밀봉해서 10°C이하
에너지 (kcal) |
단백질 (g) |
지질 (g) |
당질 (g) |
칼슘 (g) |
나트륨 (mg) |
비타민 (A(IU)) |
745 |
0.6 |
81.0 |
0.2 |
15 |
750 |
1900 |
마가린
마아가린은 W/O형의 유액상으로서, 물에 식용기름, stearic acid monoglyceride, lecithin과 같은 유화제를 혼합해서 만든다. 물론 W/O, O/W, O/W/O 형등의 마아가린이 있다.
Double 에멀전은 그림 3.3.18에 보인 것 처럼 유화의 한 방법으로, 더 미세한 입자가 조금 큰 입자 안에 존재한다. 이것은 때로는 multiple 유화, multiplex 유화라 부른다.
정제한 동식물유와 그 경화유를 적당한 비율로 혼합한 후에 에멀션화제․향료․색소․식염수 혹은 경우에 따라서 발효유 등을 첨가, 교반, 에멀션화하여 버터상으로 만든 지방성 식품.
⇒ 마가린 제조에는 콩기름, 목화씨기름 등이 주로 쓰인다.
⇒ 버터에 비해 가진 특성.
① 배합하는 원료 유지를 바꿈으로써 녹는점이 다른 제품을 생산한다.
② 값이 싸다.
③ 강화 마가린에는 버터의 2배 이상인 비타민 A효과가 있다.
④ 식물유를 사용한 제품에는 콜레스테롤이 들어 있지 않다.
필수 지방산인 리놀레산이 많아 지질대사 혹은 영양면에서도 뛰어나다.
⇒ 보존 : 온도가 항상 10°C 이하의 낮은 곳에 공기가 닿지 않도록 밀폐된 그릇에 넣어 보존하는 것이 좋다.
수중유적형 (우유, 마요네즈)
개요- 에멀션형을 나타내는 용어로 분산매인 물속에 기름이 가는 입자 모양으로 분산되어 있는 에멀션을 모두 가리킨다. o/w형 에멀션이라고도 한다.
우유
소의 유선에서 분비되는 액체이다.
(1) 우유의 색
백색 불투명한 것은 카제인칼슘과 그에 인산칼슘, 인산마그네슘, 구연산칼슘 등이 결합한 복합체를 형성해서 거대분자의 집합체인 카제인 미셀의 형태로 콜로이드상으로 분산되어 있고, 지질이 가는 지방수로서 유탁하여있기 때문이다.
(2) 우유의 풍미
우유의 맛에 관여하는 성분으로서는 유당, 염소, 구연산 및 그 외의 산이 있으며, 또한 향기성분으로서 각종 휘발성 카르보닐 화합물이 검출되고 있다.
(3) 물리적 성질
신선한 우유의 PH는 6.5~6.8 이며, 페놀프탈레인에 대해서는 산성, 디메틸오렌지에 대해서는 알칼리성을 띤다.
신선한 우유 10ml를 페놀프탈레인을 지시약으로서 N/10NaOH 로 떨어뜨리면 1.5~1.7ml 들어가고, 유산 %로 표시한 산도는 약 0.15%이다.
에너지 (kcal) |
단백질 (g) |
지질 (g) |
당질 (g) |
칼슘 (g) |
철 (g) |
나트륨 (mg) |
비타민 (A(IU)) |
59 |
2.9 |
3.2 |
4.5 |
100 |
0.1 |
50 |
110 |
마요네즈
콘드로이탄황산 나트륨을 제품 1kg당 20g이하 사용할 수 있다.
에너지 (kcal) |
단백질 (g) |
지질 (g) |
당질 (g) |
칼슘 (g) |
나트륨 (mg) |
비타민 (A(IU)) |
603 |
1.7 |
64.5 |
3.3 |
15 |
960 |
98 |
HLB 를 기초로 하여 유화 선택하는 방법
일반적으로 유화제는 경험에 의해 선택하고 잘 알려져 있지 않은 유화제는 적당한 실험 결과가 없다면 연구하기 힘들다.
그때 HLB에 의한 방법이 발전되어서 숙련되지 않은 사람들도 유화 분산제를 잘 선택할
그 방법은 Atlas co.연구팀에 의해 개발되었고 유화제가 가진 HLB값은 표 3.3.3에 나타내었다. 유화는 HLB값을 가지는 유화제를 선택함으로써 시작된다.
표 3.3..3의 “W/O형”, “O/W형”은 기름 속에 물이 유화된 형태와 물 속에 기름이 유화된 형태를 의미한다. 그림3.3.4에서 보듯이 W/O는 기름이 연속상이고 물이 분산된 에멀젼을 나타내고 O/W는 그 반대이다.
물 속에 기름이 유화된 경우에는 물에 기름을 섞으면 쉽게 희석된다. 이유는 연속상이 물이고, 기름 입자가 그 연속상인 물 안에 분산되어 있기 때문이다. 그래서 일반적으로 유화를 언급할 때는 물 속에 기름이 유화된 형태를 말한다.
주어진 HLB값은 수년동안의 연구에 의해 주어졌다. 그러나 유화되는 물질이 무한히 많기 때문에 모든 물질의 HLB 값은 기억할 필요없다. 표 3.3.5를 보라. 물질과 그들의 HLB사이의 흥미있는 관계가 드러날 것이다.
Table 3.3.3. Demanded HLB values for suitable emulsifiers
Substance to be emulsified |
Demanded HLB for suitable emulsifier | |
w/o Type emulsion |
o/w Type emulsion | |
Stearic acid Cetyl alcolhol Carbon tetracholride Dimethyl phthalate Kerosene Anhydrous lanolin |
- - - - - 8 |
17 13 9 15 12.5 15 |
Naphtha Cottonseed oil Mineral oil (heavy) Mineral oil (light) Mineral oil (seal) Silicone o-Dichlorobenzene o-Phenylphenol Petrolatum (vaseline) Beeswax Candelilla wax Carnauba wax Microcrystalline wax Paraffin wax (household) |
- - 4 4 - - - - 4 5 - - - 4 |
13 7.5 10.5 10 10.5 10.5 13 15.5 10.5 10~16 14.5 14.5 9.5 9 |
Substance to be emulsified |
Demanded HLB value |
Low-molecular-weight alcohols, ketoned and esters Stearic acid Cetyl alcohol Stearyl alcohol Toluene Xylene Methylnaphthalene Kerosene Machine oils Paraffin wax |
>15 15~17 13~15 13~15 12~13 11~12 11~12 10~11 9~11 9~10 |
Table 3.3.5 Exampes of demanded HLB values
그 관계는 분자에 약한 친수기를 가진 물질은 높은 HLB 값을 가지고 친수기가 없는 물질은 낮은 HLB값을 가진다. 이 관계에서 그림 3.3.6을 보면 유화제는 물과 유화되는 물질사이에 존재하고 그들 사이에 일정한 거리를 갖는다. 그림에서 보듯이 강한 친수성을 가진 물질이 유화되며 유화되기 위해서 더 큰 HLB 값이 필요하다.
<Fig.3.3.6>
HLB의 원리를 잘 이해하기 위해서는 유화실험을 통해서 가능하고 그러면 “이 물질의 HLB값은 얼마지?”하는 걱정도 사라지게 된다는 것을 알게 될 것이다.
좀 더 말하면 이런 생각을 한다면 충분할 것이다. “미네랄 오일의 HLB값은 약 10이다. 이 물질은 약한 친수기를 가지는 구나. 그래서 이 경우 HLB값을 갖는 유화제를 써야겠구나!.” 그러므로 각각의 물질의 HLB 값은 기억할 필요가 없다.
그러나 HLB값을 가지고 각각의 친수성을 유추하기는 어렵다. 그러므로 물에 녹는 계면활성제와 그들의 HLB값을 표 3.3.7에 나타내었다.
Table 3.3.7. HLB value vs. water-solubility
HLB value |
Water-solubility vs. water-solubility |
1~4 3~6 6~8 8~10 10~13 13~ |
Scarcely dispersoble in water Poorly distersible in water Dispersible in water under agritation Stably dispersible Dispersible in water with transparent appearance Transparently soluble |
유화되는 물질에 요구되는 HLB값을 알자마자 해야 할 일은 그 HLB값과 비슷한 HLB값을 갖는 몇몇 유화제를 골라 테스트해 보는 것이다. 일반적으로 같은 HLB값을 갖는 유화제 중에는 2~3개의 계면활성제가 섞여서 하나의 계면활성제일 때보다 더 좋은 결과를 나타낸다.
혼합된 유화제의 HLB 값은 각각 구성하는 유화제의 무게 평균값으로 계산할 수 있다.
예를 들어 만약 10근처의 HLB값을 가진 혼합된 유화제를 원한다면 45%sorbitan monostearate의 (HLB:4.7)와 55%의 EO가 부가된 sorbitan monostearate(HLB:14.9)를 혼합함으로써 그런 유화제를 만들 수 있다. 그래서 아래에서 보듯이 10.3 이다.
혼합된 유화제의 HLB값=(4.7*0.45)+(14.9*0.55)=10.3
이 방법으로 다양한 유화제를 혼합하는 여러 번의 실험을 통해 더 높거나 낮을 HLB값을 구할 수 있다.
HLB 를 함께 생각하며 다른 개념으로 유화 분산제를 선택하는 방법
HLB를 가지고 유화 분산제를 선택하는 방법은 아주 널리 알려져 있다. 그러나 실제로 이 방법이 가장 정확하다고 말하기에는 무리가 있다. 그것은 바로 HLB는 유화되는 물질의 화학적 구조나 유화제의 화학적 구조, 또 그들 사이의 관계에 대해서는 고려하지 않는다는 것이다. 그러므로 경험하지 않은 것을 HLB의 개념만으로 풀기는 어렵다.
결과적으로 유화제를 선택함에 있어서 HLB로 고려되는 것보다 HLB개념을 결합한 다른 다양한 면을 고려하는 것이 필요하다. 그러나 HLB 보다 다양한 면을 말하자면 그것들은 많은 경험에서 나온 것들이고, 간단히 설명하기는 어렵다.
1.일반적으로 음이온 계면활성제가 유화제에 포함될 때, 에멀젼 입자는 서로 반발하는 전 하를 띤 입자로 대전된다. 그러므로 안정된 에멀전이 얻어지는 것은 쉽다.
2.유화되는 물질의 소수기와 유사한 구조를 가진 소수기를 포함하는 유화 분산제는 현저 히 좋은 결과를 보여준다.
3.유화되는 물질에 섞여서 균일하게 잘 녹는 유화 분산제를 사용하는 것이 더 좋다.
2와 3을 생각하면 유화제의 친수기와 유화되는 물질사이의 친화력이 유화에서 중요하다는 것을 알 수 있다. 만약 그것들의 친화력이 강하다면 현저히 높은 HLB값을 가지는 유화제, 즉 강한 친수기를 소유한 유호제를 사용하는 것이 가능하다. 이것은 강한 유화력의 결과이고, 필요한 유화제 양을 감소시킬 수 있다.
Fig.3.3.8. Basic concept to examine suitability of emulsifiers
4.만약 유화되는 물질이 강한 친수성을 갖고, 유화제가 높은 HLB값을 갖는다면 그 둘사이의 친화력은 약해져서 유화제는 물 속에서 혼자 녹고, 유화는 잘 되지 않는다. 이 경우에 그림 3.3.9에서 보듯이 낮은 HLB값을 갖는 매개체 유화제가 그들 사이에 사용된다면 유화는 자연스럽게 진행된다.
유화 (에멀전)의 방법
그러면 이렇게 선택한 유화제로 어떻게 유화시킬 것인가?
유화시키는데 필요한 유화제의 양은 유화시키려는 물질의 무게 분율에 의하는데, 2~3%가 적당하다. 그러나 때로는 50% 정도 필요할 때도 있다. 그러나 실제로 그런 상황을 모두 고려할 때, 유화 테스트는 고정적인 량 20~30%를 사용해서 동일 조건 하에서 가장 좋은 유화제를 고른다. 그 후에 그 선택한 유화제의 최소량으로 유화시키는 방법을 연구한다.
유화의 방법은 다음의 3가지로 분류하며 이것은 유화제와 물의 부가 과정을 따른다.
a.물을 조금씩 더해가면서 상전이 현상을 이용하는 방법
b.다량의 물을 부어가며 자가 유화/분산성을 이용하는 법
c.유화기계를 사용하는 법
a. 물을 조금씩 더해가면서 상전이 현상을 이용하는 방법(상전이에 의한 유화)
이 방법은 아주 간편하고 가장널리 이용된다. 유화제가 기름에 더해지고, 그 혼합물은 열에 의해 유체로 존재한다. 교반하면서 더운 물을 조금씩 부가한다. 처음에 물은 작은 입자로 분산되고 이것은 W/O형을 이룬다. 이 계의 점성은 물을 부가할수록 증가하고 끝내는 점성이 갑자기 떨어진다. 이유는 상이 O/W형으로 전이 되기 때문이다. 그림 3.3.14는 이 방법으로 유화를 하는 것을 보여준다.
Fig. 3.3.14. Model of process of emulsification by phase incersion
상전이는 기술용어로 이것의 의미는 W/O형에서 O/W형으로, O/W형에서 W/O형으로의 유화형의 변화를 말한다. 상전이 과정중에서 한 성분은 에멀전에서 입자로 존재하는데 이것은 연속상으로 되고, 다른 성분은 연속상으로 존재하는데 이것은 입자로 전환된다. 에멀전의 효과적인 교반을 함으로써 미세하고 균일한 입자를 얻을 수 있다.
이것이 유화에서 나무 막대를 사용해 손으로 교반시키는 이유이다. 이 원리를 잘 이해함으로써 좋은 에멀전을 쉽게 만들 수 있는 것이다. 그러나 손으로 저어 상전이가 완전히 일어나면 그전의 미세한 입자로 파괴되는 것은 어렵다. 이런 지식을 얻으려면 실제로 해 봐서 배우는 것이 필요하다.
b.다량의 물을 부어가며 자가 유화/분산성을 이용하는 방법(자발적 유화)
이 방법을 사용하는 때는 유화시키려는 물질이 잘 흐르는 미네랄 오일 같은 물질일 때이다.
이 때 이 만들어진 액체는 오일에 유화제를 용해시켜서 준비해 두고, 에멀전을 물에 그 액체 물질을 넣음으로써 만들어지고, 그때 사용된다. 이 생산형태는 농화학 뿐 아니라 소모, 방모의 spinning 오일과 비슷하다. 이 생산물이 편리한 이유는 특별한 전 처리가 없기 때문이다. 하지만 높은 기술적 지식이 있어야 그 생산물에 맞는 유화제를 택할 수 있다.
과일나무에 살충제로 쓰이는 machine 오일을 예로 든다. machine오일용 유화제는 농업적 유화제의 한 형태이다. 이 유화제 중 하나는 machine 오일에 용해되는데 machine오일 무게의 3~5%이다. 이 혼합물이 교반하에서 물에 부가될 때 이 에멀전은 쉽게 만들어진다. 유화는 즉시 일어난다.
machine oil :95%
유화제 :5%
유화제가 용해되어 있는 machine오일은 물에 그것을 넣는 것만으로도 유화/분산 된다. 교반은 유화를 도울 뿐이다.
유화는 물에 그 혼합물을 넣음으로써 물질을 유화시킬 수 있고, 자발적 유화형으로 분류된다. 그리고 이 유화제의 형태는 실제 응용에 편리하다. 반면에 polyhydric 알콜의 지방산 에스테르 같은 유화제는 교반함으로써 상전이를 통해 유화할 수 있다. 이것을 상전이 유화형이라 부른다.
그림 3.3.15는 자발적 유화를 더 자세히 보여준다. 이 그림은 계면활성제 유화제와 혼합된 오일이 물 표면에 천천히 떨어졌을 때 어떻게 되는지를 보여준다.
오일이 물에 천천히 가라앉는 동안 유화는 그 표면에서 급격히 일어난다. 몇몇 경우에 가라앉는 동안 오일이 유화제에 의해 조각으로 깨지기도 한다.
fig. 3.3.15. Progress of spontaneous emulsification of drop of oil
그러면 왜 유화가 이렇게 부드럽게 진행되는가? 이 질문에 대한 답은 오일 방울과 물 사이의 계면에서의 상황을 조사하면 알 수 있다.
그림 3.3.16에서 알 수 있듯이 자발적 유화가 진행되는 이유가 물이 표면을 통해 오일로 침투하기 때문이라면 자발적 유화에 관련된 많은 사실들을 잘 이해할 수 있을 것이다.
이 설명을 듣자마자 자발적 유화가 계면활성제가 오일 중에 용해되어 가능하다고 생각할 것이다. 그러나 적절한 유화제가 사용되지 않는다면 부드러운 유화는 일어날 수 없다.
부드러운 자발적 유화가 간단히 얻을 수 없는 이유는 유화제가 오일에 용해되어 있기 때문이다. 만약 약간의 물이 함께 용해되어 있다면 좋은 에멀젼화가 진행된다. 그 후에 물은 소량이 존재만으로도 물의 통과를 위한 통로를 제공하여 에멀젼화를 위한 물이 이 통로로 쉽게 침투해 들어가게 된다.
부드러운 에멀젼화의 진행에는 더 많은 고려사항이 있다고 여겨진다. 예를 들어, 오일의 높은 점도는 에멀전화를 어렵게 만들고, 약간 높은 온도에서 에멀전화 할 필요성이 있게 한다. 만약 상업용 상품에서 “40~60 C에서 에멀전화하시오.”라고 지시한다면 이러한 대부분의 경우는 이러한 이유 때문이다. 게다가 자발적으로 에멀전화한 상품의 경우, 측정해 보면 교반에 의해 더 좋은 에멀전화의 결과가 나온다고 한다.
c.에멀전화 기계를 사용하는 방법(강제적 에멀전화)
에멀전화와 분산을 위한 다양한 형태의 특별한 기계들이 homogenizers 또는 colloid mills와 같은 이름으로 불리며 이용되고 있다. 이러한 기계들을 사용해서 에멀전화 되는 물질을 입자가 충격을 받고, 바닥으로 떨어져서 기계의 강한 힘에 의해 조그만 조각으로 깨어진다. 그러므로 많은 경우에 부드러운 유화는 이 방법으로 할 수있고, 심지어 수작업이나 기본적 교반기를 이용한 유화도 이 방법으로 가능하다.
위에서 언급된 3가지 방법이 유화를 위해 사용되는 일반적인 방법이지만, 이 밖에 많은 방법들이 있다. 결국 각 경우에 대해 적절한 방법으로 여러분 스스로 실험해 보는 것이 꼭 필요한 일일 것이다.
예로 그림 3.3.17은 homomixer라는 간단한 에멀전화 기계의 모식도이다. 이 기계는 실험실에서 뿐아나라 공업적으로도 편리한 기계이다.
비이커 내에 온수를 채우고, homomixer의 mixing-head를 물에 담군다. 스위치를 켜면 혼합 상자내의 프로펠러가 강력하게 회전하고, 따뜻한 물은 바닥으로부터 섞여서 강한 제트기류를 형성한다. 이 제트 기류는 disk를 치고, mixing-head의 바깥 부분을 회전하고 물을 섞는다.
온수가 활발히 움직이기 시작하면 폴리하이드릭 알콜의 지방산 에스테르를 조금씩 첨가한다. 폴리하이드릭 알콜의 지방산 에스테르 입자가 찢어져서 유화되고 이것은 프로펠러의 회전에 의해 생긴 전단응력에 의한 것이다. 이러한 기계의 힘에 의해 생성된 에멀전화 입자들은 상전이에 의해 수동적인 교반으로 만들어진 입자들 보다 훨씬 미세하고 균일한 입자들이 얻어진다.
만약 입자가 더욱 미세하고 균일 하다면 에멀전의 안정성이 확보된다. 에멀전은 물에 가까운 비중을 가진 물질이 유화 된다면 더욱 안정하다. 그 입자의 크기는 150배 현미경을 사용해서 볼 수 있고, 사용된 에멀전화제의 안정성은 이러한 방법으로 쉽게 평가해 볼 수 있다. 특별히 경험있는 전문가들은 잠시 바라보고서도 에멀전의 안정성을 대략 예측할 수 있다.
Homomixer외에도 많은 에멀전화 기계가 있다. 몇몇의 에멀전화가 어려운 물질도 이러한 기계에 의해 에멀전화가 가능하고, 이것들을 에멀전화 실패시 재처리에도 이용된다.
끝으로 machine 오일과 같은 경우에는 이러한 기계를 사용할 경우 단지 그 크기를 증가시켜 더 나쁜 에멀전화 효과를 유발하는 것을 우리는 주시할 필요가 있다.
*참고문헌*
․한국식품사전 - 신광출판사
․식품영양학사전 - 한국사전연구사
․식품공전 - 도서출판
․식품첨가물학
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