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[기획] 남양유업㈜, ‘질소치환 살균기술’로 ‘맛있는 우유’ 대박원유 250ℓ당 GN2 25ℓ 분사…흰우유의 잡맛․잡취 없애
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승인 2005.01.26  
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출시 15일만에 누적판매량 1백만개 돌파, 출시 3주만에 하루 판매량 1백만개 돌파, 출시 1백일만에 누적판매량 1억개 돌파(200㎖기준).

이는 지난 8월 ‘흰우유도 맛있다’라는 광고카피와 함께 출시되어 연일 돌풍을 일으키고 있는 남양유업㈜의 ‘맛있는 우유 GT’ 제품이 세운 신기록들이다.

이 제품은 전반적 우유소비 침체라는 위기감 속에서도 유제품 업계에선 전무후무한 대박을 터뜨리며 흰우유도 히트상품이 될 수 있음을 몸소 입증하고 있다. 남양유업이 1백일만에 판매한 ‘맛있는 우유’ 200㎖ 1억개는 길이 50m, 폭 21m, 깊이 1.8m 이상의 국제규격 수영장 10곳을 동시에 가득 채울 수 있는 어마어마한 량이다.

이 회사가 흰우유를 통해 이처럼 예상을 뛰어넘는 판매고를 올릴 수 있었던 데에는 질소(N2)를 충전하여 원유(原乳)속의 용존산소를 치환하는 일명 ‘GT공법’(Good Taste Technology)이 1등공신의 역할을 담당했다.

용존산소 제거의 필요성

남양유업 중앙연구소가 독자개발한 GT공법의 핵심은 흰우유 특유의 비린내와 잡맛, 잡취를 유발하는 것으로 밝혀진 원유 속의 산소를 완전히 제거하는 것으로 이를위해 불활성가스인 질소를 충진하여 원유의 용존산소를 치환(置換, substitution reaction)한다.

우유속의 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)는 유제품 상품화를 위한 필수공정인 살균과정에서 베타락토그로블린(β-lactoglobulin), 황화메틸(dimethyl sulfide), 2-황화메틸(dimethyl disulfide) 등 황화합물(sulfide)을 생성하며 이러한 황화합물에 의해 우유의 맛과 향이 손상되기 때문이다.

일례로 살균을 위해 우유를 가열하면 가열취라 불리는 냄새가 발생하는데 우유팩을 처음 개봉했을 때 느껴지는 흰우유 특유의 비릿한 향이 바로 이것이다. 가열취는 훼이(whey:乳淸)단백질에 가장 많이 함유되어 있으며 전체 우유 단백질중 2~5%를 차지하고 있는 베타락토그로블린이 SH(sulphydryl)기와 반응하여 휘발성 황화합물을 형성한다.

또한 원유중에는 산소(O2) 0.47%, 질소(N2) 1.29%, 이산화탄소(CO2) 4.45% 등 약 6.21%의 가스가 함유되어 있으며 용존산소량이 높을수록 살균공정에서 비타민 손실률이 커지고 산화취도 증가하게 된다.

결국 살균시 황화합물의 생성을 최대한 억제하는 것이 우유 본래의 맛과 향을 유지할 수 있는 핵심관건인 셈이다.

이같은 맥락에서 용존산소 질소치환 공정은 공기중 산소, 목장취, 사료취, 저급지방산 등에 의한 잡맛과 잡취를 제거하여 젖소에서 갓 짜낸 신선한 우유의 맛을 그대로 유지시킬 수 있는 기술이다.

특히 GT공법의 이미(異味), 이취(異臭) 제거능력은 미세성분 분석기의 수치로서만 보여지는 수준이 아니라 고객 스스로 신선함의 차이를 느낄 수 있을 정도로서 남양유업이 소비자들을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 응답자의 약 80%가 일반 흰우유와 맛의 차이를 느낄 수 있다고 답하기도 했다.

질소치환 GT공법

우유가 함유하고 있는 용존산소를 질소로 치환하여 제거하는 공정은 이번에 남양유업이 처음 개발한 기술이 아니며 이미 오래전부터 모든 우유생산업체들이 사용하고 있는 비교적 일반화된 기술에 속한다.

단지 남양유업의 GT공법은 기존 질소치환공정의 기술적 문제점과 효율성을 제고하고 최상의 용존산소 제거효과를 얻어내기 위한 새로운 개념의 질소충전시스템을 개발한 것이다.

구체적으로 액체 속의 용존산소를 제거하기 위한 일반적인 방법은 인젝트(inject)법, 탑후레싱(top-freshing)법 등 물리적방법과 탈산제를 사용하는 화학적방법 등이 있다. 이중 우유의 용존산소를 질소로 치환하는 방법으로는 질소가스(GN2)를 혼합하지 않은 우유를 GN2 혼합우유와 섞어 용존산소를 낮추는 방법과 모든 우유에 GN2를 직접 혼합․분산하는 방법 등이 있으며 GT공법은 이중 후자에 속하는 질소치환공정이다.

□ 원유혼합 질소치환공법

먼저 GN2를 분사한 우유와 비(非)분사우유를 혼합하는 기존 질소치환공정을 살펴보면 본격적인 치환공정에 앞서 원유는 원료저장탱크에서 자동유량제어밸브를 통해 청정기로 공급되어 기본적인 불순물이 제거된다.

이후 청정기에서 토출된 원유의 94%에는 GN2를 직접 혼합․분산하여 질소치환탱크에 저장하고 나머지 6%의 순수 원유를 질소치환탱크 상부에서 노즐을 통해 분사, 이미 저장된 GN2혼합원유와 혼합하는 방식이다.

94%의 원유에만 GN2를 혼합․분사하는 이유는 원유와 GN2가 섞이는 과정에서 불가피하게 크고 작은 기포(거품)가 발생하기 때문이다. 원유에 기포가 형성되어 있으면 살균처리를 원활히 진행할 수 없으므로 살균공정 이전에 이를 파괴해야 한다. 치환탱크 상부에서 뿌려지는 6%의 순수 원유가 바로 기포를 강제적으로 파괴하는 역할을 하는 것이다.

이렇게 치환공정을 마친 원유는 살균기를 통해 최종 살균되어 상품가치를 지닌 우유로 탄생하게 된다. 이같은 방법으로 질소치환 및 살균된 우유는 살균전 10ppm이었던 용존산소가 살균 후 2ppm 수준으로 낮아진다.

그러나 이 공정은 위와 같은 기포 강제파괴에도 불구하고 생성된 기포를 모두 파괴할 수 없어 살균공정의 효율성이 떨어짐은 물론 GN2와 혼합되지 않은 6%의 순수 원유로 인해 용존산소 농도를 1.5ppm이하로 낮추기 힘들다는 한계가 존재한다.

또한 원유에 미세기포가 남아있어 살균공정이후 즉시 우유를 팩에 담을 수 없으며 기포가 모두 사라질 때까지 2시간가량 별도의 저장탱크에 보관해야만 한다는 단점이 있다.

<그림-1>은 이러한 기존 질소치환공정의 개념도를 나타낸다.

□ GT공법

기존 공정의 단점을 해결하기 위해 남양유업이 개발해낸 GT공법은 전체 원유에 질소를 직접 분사&#8228;혼합한 후 이를 분무노즐을 통해 질소치환탱크에 유입시키는 것을 특징으로 한다.

모든 원유를 GN2와 혼합했지만 파이프가 아닌 노즐을 통해 치환탱크 내부에 분사하기 때문에 별도의 기포파괴 절차가 필요 없을 만큼 거의 기포가 발생하지 않는다.

이때 분무노즐은 시간당 1만5천리터의 원유를 처리할 수 있고 시간당 9백리터의 속도로 기포를 파쇄할 수 있도록 특수제작한 제품을 사용한다. 분무노즐은 또 3~3.5bar의 압력으로 원유를 분사, 원유의 입자를 작고 균일하게 함으로서 기포 발생을 사전에 방지할 수 있다.
이후 치환공정을 마친 원유는 밸런스탱크(balance tank)를 거쳐 살균기에 투입된다.

특히 GT공법은 살균을 마친 이후에도 원유를 곧바로 저장하지 않고 진공펌프를 장착한 진공챔버로 이송시켜 잔존 황화합물과 미세기포를 완전히 제거함으로서 살균처리 즉시 팩에 담아 상품화 시킬 수 있도록 시스템을 구성하고 있다.

GT공정의 공정도는 <그림-2>와 같다.

이와관련 <표-1>은 GT공법을 활용해 GN2의 유량에 따른 물(상수도)의 살균정도를 비교한 결과이다. 이를보면 물 300ℓ/m를 살균처리할 때 N2 25ℓ/m를 투입하여 치환하는 것이 살균 후 용존산소 농도가 2.4ppm으로 가장 낮았다.

같은 방식으로 우유에 GT공정을 적용한 결과, 원유 250ℓ/m에 N2 25ℓ/m를 분사했을때 용존산소량이 살균전 10.6ppm에서 살균후 1.8ppm으로 가장 탁월한 제거효과가 나타났다.<표-2>

<표-3>과 <표-4>는 GT공정을 적용한 우유와 일반우유를 비교한 것으로 우유의 향이나 신선함, 단맛, 고소함 등에서 눈에 띄는 우수성이 입증됐으며 살균후 가열취를 유발하는 황화메틸과 2-황화메틸의 함량 또한 각각 7%, 5.5% 수준으로 크게 감소했음을 알 수 있다.
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