食品コーティング

コーティングとは、食用製品の表面に液体または粉末を塗布して、新しい（通常は感覚的な）特性を与えるプロセスです。コーティングは、層の塗布と層自体という操作とその結果を指します。コーティングは、関連する業界によって意味が異なります。^{[1] [2]}

この記事は、食品業界におけるコーティングの用途について説明しています。コーティングプロセスには多くの類似点があり、食品業界との間で 技術移転が行われた例も数多くあります。

食品産業におけるコーティングとは、製品に液体または固体の層を塗布することです。この操作は基本的に機械的エネルギーに依存しています。主に、製品の粒子を動かし、同時にコーティング成分を特定のパターンで塗布して、一方を他方にさらすことで構成されます。これには、接着、摩擦、粘度、表面張力、結晶化などの現象が関係します。食品コーティングは、乾燥や冷却などの方程式で説明でき、予測可能な「ハード」な科学ではありません。むしろ、食品コーティングはノウハウの蓄積から得られる「ソフト」な知識です。理由の 1 つは、対象とする製品と成分が複雑な特性、バリエーション、相互作用を持っていることです。

カプセル化とは、非常に小さな粒子に液体層を塗布することです。これは、マトリックス内に分子を閉じ込めること、化学結合、重合という一連の原理に基づいています。カプセル化の目的は、環境に浸漬されたときに活性分子を保護し、制御された放出を行うことです。経験則として、 粒子サイズによって「カプセル化」（300 μm 未満から 1000 μm）と「食品コーティング」（この制限を超える）を区別できます。単なる機械的な動きでは、微小粒子の適切なコーティングを実現するには不十分です。

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  砂糖をまぶしたご飯
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  クリームを塗ったIQF野菜
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  砂糖をまぶしたドラジェ

コーティングは、食品の官能特性を高めるために添加することができます。色を加えること（白いドラジェ、茶色のチョコレート）、表面の外観を変えること（艶出し菓子またはざらざらしたクリスピーなナゲット）、味を変えること（甘いドラジェ、塩味のスナック）、風味を変えること（フルーツで艶出しした菓子）、または食感を変えること（パン粉をまぶしたクリスピーなナゲット）などにより、見た目と食感を改善できます。

コーティングは、ビタミンやミネラル（強化白米）や食品エネルギーを加えるためにも使用できます。

コーティングは、粒子の分離（オイルを塗ったドライフルーツ、シュレッドチーズ）、抗酸化効果（フルーツキューブ）、バリア効果（アイスクリームとビスケット（クッキー）の層間の水分移動、またはチューインガムの水分損失防止）などの機能特性をもたらします。バリア効果を実現するのは困難な場合がよくあります。

原料はそれがコーティングする製品よりも安価な場合があり、そのため若干のコスト削減が可能になります。

コーティング プロセスは食品にコーティングを施すことから始まりますが、最終製品は保存期間を通じて安定していなければなりません。したがって、コーティング プロセスは、凍結、冷却、加熱、または乾燥による安定化プロセスによって完了します。このプロセスの順序は次のとおりです。

1. 塗布: 少量の材料を塗布する場合、単に注ぐのではなく、まずスプレーして分散させます。これにより、製品の表面全体に分散が早まります。コーティングと基材の比率が大きい場合は、混合または浸漬を使用できます。複数の段階を使用することもできます。たとえば、パン粉をまぶした肉の場合、乾いた状態で塗布 (プレダスト) し、次に湿った衣に浸し、さらに乾いたパン粉を塗布します。
2. 接着性: コーティングは製品に接着する必要があります。つまり、成分と製品の間にはある程度の親和性が必要です。
3. 凝集: 液体の場合、複数の液滴が融合して均一な連続層を形成することがあります。機械的効果 (摩擦) に関連する粘度や表面張力など、製品に関連する成分の特性が重要です。
4. 安定化: コーティング成分と基材製品の性質に応じて、溶媒の除去 (水、アルコールの乾燥と蒸発)、結晶化 (水が蒸発すると糖が結晶化し、冷却すると脂肪が結晶化する)、または熱処理 (加熱するとタンパク質が不可逆的に固まる) によって成分が安定化されます。

コーティングプロセスは次の要素に分けられます。

• 入力: ベース製品、添加物、原料
• 追加の流れ: 製品や原料の運搬、乾燥のための空気、機械的エネルギー(攪拌、移動、摩擦)または熱的エネルギー(対流、伝導、放射加熱)
• 出力: 最終製品、コーティング成分の余剰、紛失またはリサイクル対象

プロセスに沿って担保が発生します。

• 製品の破損
• 微粒子（小さな粒子）の発生
• 製品の集積
• 製品または原料によるシステム表面の詰まり
• 大気汚染、揮発性有機化合物

最終製品がより望ましいものにならない限り、これらの影響は通常は避けるべきです。

システムに影響を与えるパラメータは、発生元別にリストされます。

この最初の一連の基準は、コーティング成分の選択を左右します。コーティングは、単一の成分または混合物で構成されます。この混合物には、溶液、エマルジョン、懸濁液、粉末など、さまざまな物理的形態があります。混合物には独自の特性があります。さらに、スプレー、冷却、加熱、乾燥空気などの流体が必要になる場合があります。

上記の特性の組み合わせによってプロセス原理が選択され、それを正確に記述する必要があります。

適切なプロセスの選択とその制御は、正確で信頼できる情報の収集に依存します。

結晶化、水分除去（乾燥）、ガラス転移、粘度、表面張力など、 いくつかの現象とそのパラメータの影響は重要です。

パラメーターの中で、温度は重要な位置を占めています。温度は粘度、表面張力、乾燥または結晶化の挙動に影響します。最終的には、コーティング率 (厚さ、重量増加) とコーティング抵抗に影響します。したがって、システム内の製品と成分の詰まりの程度に影響します。たとえば、システム壁が高温に保たれている場合、脂肪は冷たい製品に固まりやすくなります。

分類上、2 つのカテゴリはバッチ プロセスと連続プロセスに簡単に分けることができます。次に、製品の動作方法と適用する成分に応じてカテゴリを絞り込むことができます。次に、コーティングのみを行うか、同じ装置でコーティングと設定を組み合わせるかのいずれかの技術を使用します。

技術選択の基準

• 基本製品特性: 形状、サイズ、嵩密度。サイズが最初の基準です。
• ベース製品の機械的耐性
• コーティング層の最終厚さ
• 完全/部分、上面/側面/底面コーティング
• 繰り返すシーケンスの数
• 各シーケンスの処理時間
• 設定モード：乾燥、冷却、冷凍
• 容量
• バッチシステムまたは連続システムを推奨

バッチと連続の比較 より高い収量を求める声から、生産管理者は手動バッチから連続自動化システムへの移行を望んでいます。コストとリスクを伴う決定を下す前に、長所と短所を考慮する必要があります。

操作と手順の数を考えると、コーティング プロセスは全体として大規模なプロセスになる可能性があります。プロセス コア マシンには、それをサポートする周辺機器が必要です。参考までに、よく使用される周辺機器をいくつか示します。

• ストレージ
• 材料の準備
• 製品の供給と計量
• 成分の投与
• 濾過またはふるい分け
• アプリケーションシステム
• リサイクル

テスト結果はすぐに評価できます (視覚的側面) が、監視を可能にし、試運転に合意し、顧客の要件への適合を証明するために、慎重な手段で評価することが望ましいです。

典型的な対策：

• 光学：色、顕微鏡検査（均質性、厚さ）、画像分析
• 計量：処理前後の計量、バッチ間または個々の粒子間の計量
• 対象に応じた具体的な測定：圧縮性、バリア性

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