“락토스 씨”가 수분 활도와 락토스 일수화물에 대해 이야기합니다

켈러 테크놀로지스(Keller Technologies, Inc.)의 켄트 켈러(Kent Keller)는 40년 넘게 전 세계 유당 산업 종사자들에게 지식을 전수하고 유당 생산 설비를 개선해 왔습니다. 2000년에는 유당 가공 산업에 기여한 평생의 공로를 인정받아 미국 유제품 연구소(American Dairy Product Institute)로부터 권위 있는 공로상을 수상했으며, 심지어 ‘유당의 대부(Mr. Lactose)’라는 별명까지 얻었습니다.

켄트는 유청 및 유당 생산에 대한 자신만의 통찰력을 공유하며, 두 산업 모두에서 수분 활성도를 면밀히 주시하는 것이 얼마나 중요한지 설명합니다.

유청 단백질 농축물 가공

화학공학 학사 학위를 취득한 후, 켈러는 미시간주 미들랜드에 위치한 다우 케미컬(Dow Chemical Company)에 입사했다. 대학을 졸업한 지 불과 6주 만에 그는 침전성 테트라브로마이드를 제조하기 위한 새로운 광화학 공정을 개발할 기회를 얻었으며, 다우는 이 공정에 대한 특허를 출원하고 상용화했다.

다우(Dow)에서 징병 유예 기간을 보내던 중, 브롬 제품 부문의 생산 관리 보조로 근무하던 켈러는 평화봉사단(Peace Corps)에 자원하기로 결심했다. 이를 계기로 그는 현재 벨리즈에 위치한 마야족 마을로 파견되어 쌀 판매 협동조합을 조직하고, 더 적은 비용으로 가축을 더 효율적으로 사육하는 방법을 전수하는 일을 맡게 되었다.

마을에 단백질 공급원이 부족했기 때문에, 아이들 사이에서 단백질 결핍이 만연했다. 이에 켈러는 귀국 후 미시간 주립대학교에 진학하여, 단백질을 생산하는 새롭고 저렴한 방법을 연구하기로 결심했다. 그의 학위 논문은 치즈 유청을 발효시켜 고단백 소 사료 보충제를 생산하는 방법에 관한 것이었다.

켈러는 유청이 소 사료로 유용할 뿐만 아니라 고품질 단백질의 훌륭한 공급원이라는 사실을 깨달았습니다. 그리고 카길(Cargill)에서 잠시 근무한 후, 그는 상업적 규모로 유청 단백질 농축물을 생산하기 시작한 초기 공장 중 한 곳에서 생산 관리자 직책을 맡았습니다.

유청에서 유당 생산까지

생산 관리자 시절, 켈러는 한외여과 공정을 통해 대량의 유청 단백질을 생산했는데, 이 과정에서 우유 단백질의 약 20%가 유청으로 회수되었습니다. 남은 제품은 막을 통과시켜 80%의 유당을 분리해 냈으며, 이 유당은 이후 유아용 분유 등의 제조에 사용되었습니다.

안타깝게도 이 단백질 공장은 문을 닫게 되었지만, 덕분에 켈러는 유청 분야에서 쌓은 경험을 바탕으로 ‘Whey Systems, Inc.’라는 컨설팅 회사를 설립할 수 있었습니다. 그는 이 회사를 통해 치즈 제조업체들이 남은 유청을 외부 시설로 운반하는 대신 현장에서 직접 유청 단백질 농축물을 생산할 수 있도록 지원했습니다.

새 회사를 창업한 초기, 치즈 공장 주인들은 유청 단백질 농축물보다 유당 생산에 더 큰 관심을 보였습니다. 당시 켈러는 몰랐지만, 그의 가공 공장이 문을 닫자 국내 유당 생산량이 50%나 줄어들었고, 이로 인해 건조 유당 가격이 5배나 급등했습니다.

시장의 변화를 파악한 후, 그는 WPC에서 유당 생산으로 사업 방향을 전환했으며, Whey Systems, Inc.에서 근무한 20년 동안 전 세계에 40개의 가공 공장을 설립했다.

수분 활성도와 유당

간단히 말해, 유당은 우유 속에 들어 있는 당분입니다. 과도한 수분이 설탕 한 봉지를 바위처럼 딱딱하게 만들 수 있는 것과 마찬가지로, 유당 역시 심각한 뭉침 현상을 일으킬 수 있습니다. 유당은 자당보다 용해도가 훨씬 낮기 때문입니다. 특히 운송 중에는 뭉침이나 곰팡이가 생길 수 있으므로, 유당은 매우 건조한 상태를 유지해야 합니다.

수분 활성도 측정기가 개발되기 전, 켈러는 간단한 습도계와 온도계를 사용하여 건조 유당의 수분 활성도를 계산하고, 이를 바탕으로 고객에게 전달할 최소 사양을 설정하곤 했습니다. 2000년에 그는 AQUALAB의 수분 활성도 측정기를 접하게 되었고, 이를 통해 측정 정확도를 한층 더 높일 수 있었습니다.

단순히 제품 내 수분 함량만 아는 것만으로는 충분하지 않습니다. 수분 함량보다 유당의 수분 활성도를 파악하는 것이 더 중요합니다. 켈러(Keller)의 유당은 유당 일수화물이며, 각 결정체에는 5%의 결합 수분이 포함되어 있습니다. 따라서 이 수분을 고려하지 않은 수분 분석은 잘못된 결과를 초래할 수 있습니다. 수분 활성도를 측정하면 시료의 자유 수분만을 측정하게 됩니다.

일반적으로 켈러(Keller)는 유당의 수분 활성도를 약 0.2로 설정합니다. 수분 활성도가 0.3에 도달하면 곧바로 뭉침이나 덩어리짐 현상이 발생할 수 있습니다. 국내 배송 제품의 경우 이 정도의 수분 활성도 범위 내에서도 문제가 없을 수 있지만, 해외 배송의 경우 추가적인 변수들로 인해 해당 수치가 허용 가능한 범위를 벗어나게 됩니다.

0.5% 정도의 낮은 농도에서도 곰팡이가 발생할 수 있습니다. 일단 곰팡이가 호흡을 시작하여 유당을 이산화탄소와 물로 분해하기 시작하면, 통제하기 어려운 눈덩이 효과처럼 환경 내에 자유 수분이 계속해서 추가됩니다. 제품 내부에서 자유 수분이 이동하는 것을 억제하는 것이 매우 중요합니다.

켄트 켈러는 유당처럼 민감한 원료를 가공하는 과정에서 적절한 품질 보증(QA)/품질 관리(QC) 기법을 도입(대부분의 경우 직접 개발)함으로써 유당 산업에 영구적인 변화를 가져왔으며, 의심할 여지 없이 ‘미스터 유당’이라는 별명을 얻게 되었습니다.

‍