JP4539389B2

JP4539389B2 - 油中水型乳化油脂組成物及びその製造方法

Info

Publication number: JP4539389B2
Application number: JP2005078305A
Authority: JP
Inventors: 康晴納庄
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006254816A

Description

本発明は、例えばチョコレート、マーガリンなど、食用油脂を含むエマルションを冷却捏和して得られる食品用の油中水型乳化油脂組成物及びその製造方法に関し、更に詳しくは長期間にわたって水分離の無い安定した高含水の油中水型乳化油脂組成物及びその製造方法に関する。

チョコレート、マーガリンなどの食品用の油中水型乳化油脂組成物は、一般的には乳化剤を配合し、乳化形成過程、冷却捏和工程などを経て製造される。これらの食品は油中水型の乳化形態をしており、長期保存の為には水滴が安定であることが必要である。仮に乳化が不安定で水が分離すればカビの発生など衛生面での問題が生じるだけでなく、物性面でも品質の劣化が起きる。しかし、近年、消費者の健康志向に対するニーズから乳化安定化の為の乳化剤等の添加物の健康への影響が懸念されており、乳化剤を使用しないか又は添加量を低減させることが求められている。更に、乳化剤等の添加物は、独特の異味、異臭を有する為、使用しないか、風味に影響を与えない量にまで低減させる事が望ましい。また、カロリーの過剰摂取を防ぐ為に油脂分を減らし水分を増大させた製品へのニーズが増大している。しかしながら、乳化安定化の為の乳化剤等の添加物を使用しない又は添加量を低減させると、油脂組成物の乳化が不安定となり水分離が起こり、上述のように衛生面、物性面において問題が発生する。また、油中水型乳化油脂組成物の場合には、水分を増加させた場合も同様に乳化が不安定となり、前記と同様の問題が起こる。

これらの問題を解決する為に、乳化剤の種類、組み合わせを工夫する方法や（特許文献１）、水相部に糖や微細セルロース、その他の増粘剤などを添加する方法が提案されているが（特許文献２、３）、前述のように乳化剤やその他の添加物の多量の使用は好ましくない。また、ジグリセライドの添加や（特許文献４）、高融点油脂の添加（特許文献５）、コンパウンド油脂の配合（特許文献６）などによる安定化方法が提案されているが、いずれも乳化剤等の添加物の添加量の低減又は無添加における高含水油中水型乳化油脂組成物の安定化にはとうてい充分であるとは言い難いだけでなく、高融点あるいは結晶量の多い油脂配合の為、製品の食感、口溶けなどが悪化することは避けられない。また、油脂又は油脂を含むエマルションを超微細化、微粒化することで粗大結晶化を抑制し、油脂組成物を安定化させる方法も提案されているが（特許文献７）、油脂の安定化には有効であっても乳化の安定性に対しては特に有効というわけではない。また、加圧晶析によりペーストリーマーガリンの安定性が向上することが開示されているが（特許文献８）、結晶量の多いペーストリーに対しては有効であっても、結晶量の少ない高含水の油中水型乳化油脂組成物に対しては充分ではない。このように油中水型乳化油脂組成物の乳化安定性に対して未だ充分に消費者のニーズに応えられる技術が確立していないのが現状である。

特開２００１−１７８３６１号公報特開平７−１０７９０６号公報特開２０００−２３６８１０号公報特開平１１−２４３８５５号公報特開平１０−２９５２７１号公報特開２００２−６９４８４号公報特開２００３−１８９７９３号公報特開２００３−１３４９９９号公報

本発明者は、乳化安定化のための乳化剤や増粘安定剤が無添加でも、また水分量が多い配合においても、乳化が長期にわたって安定な油中水型乳化油脂組成物及びその製造法を提供しようとするものである。

本発明者は、上記課題を解決する為に鋭意研究を重ねた結果、油中水型乳化油脂組成物において油脂の晶析の際に加圧晶析技術を用い、且つこの加圧晶析によって得られるペースト状油脂と水相との混合物を撹拌することにより均質化を図ることで、その配合中に乳化剤や増粘安定剤等、乳化を安定化させる添加物が配合されていなくとも、しかも水分量が多くても、水滴が微細で単分散となり、乳化が安定で、長期間保存しても水分離が無く衛生的にも物性的にも安定な製品が得られる事を見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の第一は、水分が２０〜７０重量％であり、乳化安定化の為の乳化剤及び増粘安定剤を含まない油中水型乳化油脂組成物であって、融解した油脂と水相とからなるエマルションを加圧晶析して得られるペースト状油脂と水相との混合物を撹拌することにより均質化して得られ、５℃で１ヶ月保管後でも、水滴の直径がメジアン径で２μｍ以下であり、直径が５μｍ以上である水滴が水滴全体の体積分率で５％以下であることを特徴とする油中水型乳化油脂組成物に関する。

本発明の第二は、融解した食用油脂３０〜８０重量％に水２０〜７０重量％を添加して油中水型エマルションを作成し、前記油脂が融解した状態のエマルションを１０〜１５０ＭＰａの範囲で加圧しながら冷却捏和を行って油脂の結晶を析出させた後、ピンマシン又はスタティックミキサーで撹拌することにより均質化してなる、５℃で１ヶ月保管後でも、水滴の直径がメジアン径で２μｍ以下であり、直径が５μｍ以上である水滴が水滴全体の体積分率で５％以下である油中水型乳化油脂組成物の製造方法である。

融解した食用油脂３０〜８０重量％に水２０〜７０重量％を添加して油中水型エマルションを作成し、前記油脂が融解した状態のエマルションを加圧しながら冷却捏和を行って油脂の結晶を析出させる、という加圧晶析技術を用い、且つ結晶の均質化を図ることで、その配合中に乳化剤及び増粘安定剤等、乳化を安定化させる添加物が配合されていなくても、また水分量が多くても乳化が安定で、長期間保存しても水分離が無く衛生的にも物性的にも安定な油中水型乳化油脂組成物が得られる。

本発明の油中水型乳化油脂組成物に使用される油脂は、特に限定されず、従来マーガリンやショートニングに用いられる油脂であればいかなる油脂でも使用可能であり、例えば、コーン油、亜麻仁油、桐油、サフラワー油、かや油、胡麻油、芥子油、綿実油、向日葵油、菜種油、大豆油、辛子油、カポック油、米糠油、胡桃油、落下生油、オリーブ油、椿油、茶油、ひまし油、椰子油、パーム油、パーム核油、クヘア油、葡萄油、カカオ脂、シア脂、コクム脂、ボルネオ脂等の植物油や、魚油、鯨油、牛脂、豚脂、鶏油、卵黄油、羊油等の動物油から選ばれる１種または２種以上の油脂が挙げられ、また、これらの油脂をエステル交換したものや、硬化、分別したもの等、通常食用に供される全ての油脂類を用いることが出来る。

本発明に係る油中水型乳化油脂組成物を製造するには、先ず、融点以上に加熱して融解した油脂３０〜８０重量％に水２０〜７０重量％を添加し油中水型エマルションを作成する。この油脂が融解した状態の油中水型エマルションを加圧しながら冷却捏和処理を行う。これにより、まず微細で安定な結晶核が析出する。この微細結晶によって油中水型エマルション中の水滴が安定化されて、ペースト状の油脂と水相との混合物からなる油中水型の乳化油脂組成物が得られる。更に、この混合物に対して撹拌による均質化を行うことにより、組成物中の水滴が微細で単分散となり、更に安定な油中水型乳化油脂組成物が得られる。このようにして得られた油中水型乳化油脂組成物は、その水滴の直径がメジアン径で２μｍ以下であり、また直径が５μｍ以上の大きな水滴は水滴全体の体積分率で５％以下の単分散に近い乳化状態となる。このことにより長期保存した場合においても水分離の無い安定な油中水型乳化油脂組成物が得られる。前記メジアン径及び直径が５μｍ以上の大きな水滴は水滴全体の体積分率の測定方法には特に制限はなく、公知の画像処理装置により容易に測定することができ、その他、市販の画像処理ソフトを用いても容易に測定することができる。

前記の場合、水分が７０重量％を越えると水滴の合一が起こり、直径５μｍ以上の水滴の体積分率が全体の５％以上となり、水分離が生じるようになる。また、水分が２０重量％未満であれば、特に本発明の方法を用いなくても記述の方法、例えば高融点油脂を配合する方法（特許文献５）や圧力晶析のみを用いる方法でも水分離の無い安定な油中水型乳化油脂組成物を得る事が出来る。

前記加圧晶析における冷却捏和時の加圧は、通常１０〜１５０ＭＰａの範囲で行う。１０ＭＰａ未満の圧力であると結晶核の析出が充分に起こらない為に、安定した油中水型乳化油脂組成物が得られない。また、圧力が１５０ＭＰａを超える高圧で処理をしても差し支えないが、結晶核析出促進効果が少なくなってゆき、必要以上の高圧での加圧は経済的にもまた装置の安全性の面からも好ましくない。加圧は、冷却と同時に行っても良いが、予め結晶が析出しない程度に冷却を行った後に加圧しても良い。また、加圧は結晶化が完全に終了するまで継続しても良いが、最初に結晶核が析出する間のみ行うだけでも本発明の油中水型乳化油脂組成物が得られる。加圧晶析処理はバッチ式であっても連続式であってもどのような方法でも良い。

前記加圧晶析の方法は特に限定されないが、具体的には乳化油脂組成物を加熱溶解し、例えば静水圧容器に注入して加圧と冷却を行う。加圧方式はピストン式、液圧式、空気圧式のいずれでも良い。冷却方式は、冷媒式、空冷式のいずれの方法でも良い。加圧圧力、加圧時間、冷却媒体温度は用いる食用油脂の原料組成や量などにより最適値が異なるので一概に規定できないが、通常、加圧圧力は前記の如く１０〜１５０ＭＰａが好ましく、更には、２０〜７０ＭＰａが好ましい。また、加圧時間は１〜６０分が好ましく、更には、２〜１０分が好ましい。加圧時間は加圧圧力、温度、油脂組成などとの兼ね合いで決まるが、１分未満であると結晶核の析出が不充分な場合がある。加圧処理は結晶核が生成するまで行えば良いが、その後更に結晶が析出するまで継続しても問題は無い。冷却媒体の温度は−３０〜１５℃の範囲で処理を行うのが好ましい。冷却媒体の温度が１５℃より高いと冷却速度が遅く晶析時間が長くなる。一方、冷却媒体の温度が−３０℃より低い場合、冷却速度は速まるが、加圧による結晶核生成促進効果の向上は少なくなり、経済面からも好ましくない場合がある。

上記の加圧晶析処理により微細で安定な結晶核を析出させ水滴が安定化された乳化油脂組成物は、ペースト状油脂と水相とが混合された状態にある。更に、これを撹拌して均質化を行うことにより、水滴が微細で単分散となり、更に安定な油中水型乳化油脂組成物となる。この場合の均質化処理は、バッチ式であれば単純な撹拌装置でも良いが、連続処理などの場合はピンマシンなどの撹拌装置、スタティックミキサーなどのインラインミキサーなどを用いることが好ましい。この場合、温度上昇により結晶の融解が起こるが、完全に油脂が融解しない限り、即ち最初に析出した結晶核が融解しない限り本発明の安定な油中水型乳化油脂組成物が得られる。最初に析出した結晶核が融解しない温度は使用する油脂によってそれぞれ異なるが、最初に結晶核が析出する温度以上にならない限り結晶核は残り、目的とする安定な油中水型乳化油脂組成物を得ることが出来る。なお、均質化処理に用いることのできる攪拌装置は、前記ピンマシンやスタティックミキサーに限られるものではなく、各種ニーダー、エクストルーダー、ナノマイザーなどの混練、微粒化装置を単独または組み合わせて使用しても差し支えない。

本発明の油中水型乳化油脂組成物は圧力晶析により析出された微細な油脂結晶核により安定化されているので、通常の食用油脂に用いられる乳化剤及び安定化の為の添加剤などを加える必要はないが、本発明の目的とする作用効果を阻害しない範囲内であれば、例えば、通常使用されるグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、レシチン、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルなどの乳化剤を使用してもなんら差し支えない。また本発明の油中水型乳化油脂組成物には、その他必要に応じて、乳製品、食塩、香料、着色料、酸化防止剤などを添加することが出来る。

上記のようにして得られた本発明の油中水型乳化油脂組成物は、乳化剤等の乳化安定化のための添加剤を添加しなくとも、高含水であっても水滴の分離が見られず、長期間安定に保管出来、衛生面、物性面で従来に無い優れた油中水型乳化油脂組成物である。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明はこれらにより何ら限定を受けるものではない。尚、以下の記載において、特にことわらない限り、「部」、「％」は全て「重量部」「重量％」を表す。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相８０部に対し、水２０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図１に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２）、３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）〕及びピンマシン〔Ｂユニット（９）〕を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ（４）および（７）により５０ＭＰａにコントロールし、Ａ３ユニット（６）出口での品温（マーガリンの温度）が１０℃、流量が１００Ｋｇ／ｈの条件で油中水型乳化油脂組成物を製造した。前記Ａ１〜Ａ３のＡユニットは、内径１５０ｍｍ、長さ３００ｍｍ程度の円筒形のジャケット付き（冷却可能な）熱交換ユニットであり、内部に挿入した掻き取り歯付きのシャフトを回転させることで円筒状内面の結晶を掻き取りながら混合攪拌する掻き取り式熱交換装置であり、本実施例では、前記シャフトの径が１３０ｍｍであり、クリアランスといわれる、シャフトとシリンダー内面との間隙が１０ｍｍで、内容量が約１３２０ｃｃのものを使用した。流量が１００Ｋｇ／ｈの場合、各シリンダー（Ａユニット）当たりの滞留時間は約４５秒である。また、前記Ｂユニット（ピンマシン）は、前記Ａユニットと同程度の大きさで、シャフトには掻き取り歯はなく、ピンと呼ばれる棒状の突起物が多数設けられた混練装置であり、通常、内容量は前記Ａユニットに比較して数倍程度大きい。これらのＡユニット及びＢユニットとしては、公知の構造のものを使用することができる。尚、図中、符号８は配管である。
上記のようにして得られた油中水型乳化油脂組成物は、水分離も無く、通常のマーガリンと同様の形状を示した。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相５０部に対し、水５０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、実施例１と同様のシステムを用いて、同様の方法、条件で油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離も無く通常のマーガリンと同様の形状を示した。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相３０部に対し、水７０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、実施例１と同様のシステムを用いて、同様の方法、条件で油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離も無く通常のマーガリンと同様の形状を示した。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相３０部に対し、水７０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図２に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２）、３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）〕及びスタティックミキサー（９）を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ４および７により５０ＭＰａにコントロールし、油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離も無く通常のマーガリンと同様の形状を示した。

（比較例１）
硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相８０部に対し、水２０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図３に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２）、３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）〕を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ（４）および（７）により５０ＭＰａにコントロールし、油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離が見られ通常のマーガリンに比較するとキメが粗く物性の劣化が見られた。

（比較例２）
硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相に対し、水２０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図１に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２），３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）〕およびピンマシン〔Ｂユニット（９）〕を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ４および７によりコントロールせず、１０ＭＰａ未満の圧力で油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離が見られ通常のマーガリンに比較するとキメが粗く物性の劣化が見られた。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相８０部に対し、水２０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図１に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２），３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット６）およびピンマシン（Ｂユニット）９を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ（４）および（７）により１０ＭＰａにコントロールし、油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は水分離も無く通常のマーガリンと同様の形状を示した。

硬化コーン油（融点４０℃）３０％、精製ラード（融点３１℃）３０％、菜種油４０％の油相を作成し、この油相３０部に対し、水７０部を添加し、約６０℃に温度を調整し、プロペラミキサーにて撹拌混合した。その後、図１に示すような乳化槽（１）、ピストンポンプ（２），３台の冷却捏和装置〔Ａ１ユニット（３）、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）〕およびピンマシン〔Ｂユニット（９）〕を備えるシステムにおいて、Ａ２ユニット（５）およびＡ３ユニット（６）における圧力をギアポンプ（４）および（７）により１０ＭＰａにコントロールし、油中水型乳化油脂組成物を製造した。得られた油中水型乳化油脂組成物は僅かに水分離が見られたが、通常のマーガリンと同様の形状を示した。

上記のようにして得られた実施例及び比較例の各種油中水型乳化油脂組成物はすべて冷蔵庫（約５℃）で保管した。１日後および１ヶ月後に下記の評価を行った。

（マーガリン状態の評価）
得られた油中水型乳化油脂組成物を２０℃に温調し、アルミホイル上に製菓用ナイフ（パレットナイフ）で延ばし（ナッペ）表面状態および水分離の有無を評価した。結果を表１に示す。

評価点：
「表面状態」
５：滑らかでキメ細かい
４：ほぼ滑らかでキメ細かい
３：若干のムラがある
２：ムラが目立ちキメ粗い
１：全体にムラがありキメ非常に粗い
「水分離の有無」
◎：水分離無し
○：若干表面が光るが水滴は見られない
△：水滴が所々に見られる
×：水滴が前面に見られる

（水滴粒径の測定）
得られた油中水型乳化油脂組成物を光学顕微鏡で観察し、得られた画像を画像解析装置（株式会社ニレコ製、ルーゼックスIIIＵ）にて解析し、水滴の平均粒径（メジアン径）および５ミクロン以上の水滴の体積分率を算出した。結果を表２に示す。

表１及び表２から明らかなように、油脂を融解した油中水型エマルションを加圧晶析後、攪拌均質化することで、乳化安定化のための乳化剤や増粘安定剤が無添加でも、また水分量が多い配合においても、乳化が長期にわたって安定な油中水型乳化油脂組成物が得られる。

実施例１、２、３、５及び比較例２の油中水型乳化油脂組成物の製造工程を示す工程説明図である。実施例４の油中水型乳化油脂組成物の製造工程を示す工程説明図である。比較例１の油中水型乳化油脂組成物の製造工程を示す工程説明図である。

符号の説明

１乳化槽
２ピストンポンプ
３冷却捏和装置（Ａ１ユニット）
４ギアポンプ
５冷却捏和装置（Ａ２ユニット）
６冷却捏和装置（Ａ３ユニット）
７ギアポンプ
８配管
９均質化装置（ピンマシン、スタティックミキサー）

Claims

水分が２０〜７０重量％であり、乳化安定化の為の乳化剤及び増粘安定剤を含まない油中水型乳化油脂組成物であって、融解した油脂と水相とからなるエマルションを加圧晶析して得られるペースト状油脂と水相との混合物を撹拌することにより均質化して得られ、５℃で１ヶ月保管後でも、水滴の直径がメジアン径で２μｍ以下であり、直径が５μｍ以上である水滴が水滴全体の体積分率で５％以下であることを特徴とする油中水型乳化油脂組成物。
融解した食用油脂３０〜８０重量％に水２０〜７０重量％を添加して油中水型エマルションを作成し、前記油脂が融解した状態のエマルションを１０〜１５０ＭＰａの範囲で加圧しながら冷却捏和を行って油脂の結晶を析出させた後、ピンマシン又はスタティックミキサーで撹拌することにより均質化してなる、５℃で１ヶ月保管後でも、水滴の直径がメジアン径で２μｍ以下であり、直径が５μｍ以上である水滴が水滴全体の体積分率で５％以下である油中水型乳化油脂組成物の製造方法。