[식품첨가물/유화제] 유화제의 선택, 사용법 (1)

- 일본 식품 잡지 <푸드케미칼> 2020년 6월호 기사 내용을 번역한 글입니다.

- 모든 내용은 제가 직접 번역한 것으로 전문 번역가가 아닌 관계로 오타, 오역 있을 수 있으니 양해 부탁드립니다.

- 분량 관계상 4회 분량으로 나누어 번역했습니다.

(2), (3), (4)에 해당하는 글은 본문 제일 끝 링크를 첨부 해두었으니 참고 부탁드립니다.

 

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월간 푸드케미칼 2020 6월호 / 타이요 화학 주식회사, 요시타카 마에다 

<유화제의 선택, 사용법>

 

 

1. 시작에 앞서

계면, 유화, 유화제. 공업적으로 중요도가 높으면서도 일상적으로는 익숙해지지 않은 단어입니다. 관련 업계 사람이 아니라면 평생 인연이 없을 가능성도 있습니다.

식품용 계면활성제, 소위 말하는 식품용 유화제는 일본에서는 1950년대부터 본격적으로 사용되기 시작해 현재에 이르러서는 매우 많은 식품에서 사용되고 있습니다. 그런데 유화제는 앞서 말한 것처럼 널리 사용되고 있는 식품첨가물임에도 불구하고 생각만큼 많은 이해가 이루어지지 않고 있습니다. 그 원인은 역시 “유화제는 어렵다”라고 생각되고 있기 때문이겠죠.

 

확실히 유화제는 향료, 착색료, 조미료 같은 첨가물에 비해 그 사용 용도를 상상하기 어렵습니다. 또 유화제의 용도는 제조 과정의 개선에서부터 최종 제품의 품질 개선에 이르기까지 다양한 과정에 걸쳐있어 모든 것을 파악하는 것에 있어 상당한 노력을 필요로 하는 것도 사실입니다. 그럼에도 불구하고 기본적인 원리를 이해한다면 응용법을 생각해내는 것은 생각보다 그리 어렵지 않습니다.

본 원고에서는 유화제를 사용하는 데 있어 장벽이 되는 사례에 대해 몇 개의 해결 실마리를 제시할 것입니다. 유화제의 특성을 설명한 뒤 실제 예시를 통해 유화제 사용에 있어 기본적인 고려점을 소개하겠습니다.

 

 

2. 유화제의 기본 성질… HLB

유화제는 친수성 부분과 소수성(친유성) 부분을 한 분자 내에 모두 가지는 것을 특징으로 합니다. 이러한 구조를 양친매성 구조라 합니다. 양친매성 물질인 유화제는 수상, 유상에 모두 친한 특성을 지녀 물-기름의 계면에 배열되어 계면장력차를 감소(=계면 자유 에너지를 감소 시킴) 시키는 것에 의해 계를 안정화 시키는 방향으로 이끕니다. 이러한 작용에 의해 유화제는 “유화”의 목적으로 사용 가능합니다.

유화제에는 각각 특성이 있어 유화에 사용시 상황에 따라 특징별로 선택할 필요가 있습니다. 유화제의 기본 성질을 나타나는 수치로 HLB(Hydrophile Lipophile Balance)가 알려져있습니다.

 

HLB는 Griffin 이라는 사람이 부르기 시작한 방법으로 분자중의 친수기가 0%일 때 0, 100% 일 때 20으로 해 그 사이를 나눈 값을 HLB값이라고 합니다. 0에 가까울 수록 소수성이 높고, 20에 가까울 수록 친수성이 높습니다.

유화제의 HLB값을 알면 그 유화제의 대략적인 용도를 추측하는 것이 가능합니다. [표1]에 표시한 것처럼 HLB값이 낮은 유화제의 경우 바깥에는 기름, 안에는 물이 분산되어 있는 W/O 유화에 적합합니다. 

HLB값이 중간 값 이상일 경우 바깥에는 물, 안에는 기름이 분산된 O/W 유화에 적합합니다. 

HLB값이 높은 것은 세정력이나 기포력이 우수해 가용화에는 높은 HLB값을 필요로 합니다. 

 

[표 1] 유화제의 HLB

 

HLB에 대해 Griffin 이후 다양한 모델이 생겨나 유화제를 사용하는데 있어 유효한 정보들을 주고 있습니다. 하지만 유화제에는 다양한 요소- 예를 들면 온도, 유화제의 농도, 다른 성분의 영향, 기름/불의 비율 등-이 영향을 미쳐 실제로는 HLB만으로는 해결하는 것이 어렵기 때문에 유화제의 기본 성질을 파악하는 기준으로 이해하는 것이 좋습니다.

 

 

3. 소요 HLB

특정 기름을 최적으로 유화 할 수 있는 유화제의 HLB값은 기름의 종류에 따라 다릅니다. 이 HLB 값을 기름의 소요 HLB라고 말합니다. 소요 HLB값이 이미 알려진 기름을 유화하는 경우에는 유화제의 HLB값을 대상 기름의 소요 HLB에 가깝게 선택하는 것이 첫 단계 입니다. [표 2]에 소요 HLB를 기재해두었습니다. 식품에서 사용 할 수 없는 기름도 기재해두었습니다만, 비교 예시로 참고 해주시길 바랍니다.

 

[표 2] 기름의 소요 HLB

어떤 유화 식품의 기름을 변경하는 경우 기름의 소요 HLB을 비교한 뒤 HLB를 목표로 유화제를 변경하면 비교적 무리 없이 변경 할 수 있습니다.

 

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해당 포스팅은 "유화제의 선택, 사용법 (1)"에 해당하는 포스팅으로 다음 내용을 확인하고 싶으시면 아래의 링크를 참고해주세요.

유화제의 선택, 사용법 (2)

유화제의 선택, 사용법 (3)

유화제의 선택, 사용법 (4)