KR100843110B1

KR100843110B1 - 기호성 원료로부터 휘발성 성분을 추출하는 방법, 휘발성성분 및 휘발성 성분을 포함하는 음식물

Info

Publication number: KR100843110B1
Application number: KR1020067006038A
Authority: KR
Inventors: 타카시 이노우에; 유미코 아오야마; 미치야 하야시; 케이치 나리타
Original assignee: 폭카 코포레이션
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2008-07-02
Also published as: US20070003683A1; KR20060083982A; CN1859853A; EP1680964A4; JP2005137269A; US7976887B2; JP4568490B2; CN100544606C; EP1680964B1; EP1680964A1; WO2005044014A1; HK1095066A1; BRPI0414409A

Abstract

휘발성 성분은 기호성 원료를 증기 추출하여 얻어진다. 배전된 커피 원두나 제조된 차의 찻잎이 기호성 원료로 사용된다. 증기 추출은 증기를 기호성 원료와 접촉시킨 후에 증기를 회수하는 공정을 포함한다. 증기로는 포화 수증기나 과열 증기가 사용되며, 바람직하게는 과열 증기가 사용된다. 커피 원두는 바람직하게는 생 커피 원두를 과열 증기로 배전하여 얻어지는 것을 사용한다. 음식물은 휘발성 성분을 포함하고, 바람직하게는 기호성 원료의 물 추출물과 휘발성 성분을 포함한다.

Description

기호성 원료로부터 휘발성 성분을 추출하는 방법, 휘발성 성분 및 휘발성 성분을 포함하는 음식물{Method of extracting volatile component from tasty material, the volatile component and foods and drinks containing the volatile component}

본 발명은 볶은 커피 원두나 차로 제조된 찻잎으로 이루어진 기호성 원료에 포함된 휘발성 성분을 얻기 위한 휘발성 성분 추출 방법, 상기 추출 방법으로 얻어지는 휘발성 성분 및 상기 휘발성 성분을 포함하는 음식물에 관한 것이다.

커피의 방향성(aromatic) 성분을 다량 포함하는 음식물로, 예를 들면 일본 공개 특허 제2003-204757호에 나타난 농축 커피액의 제조 방법에 따라 제조된 것이 알려져 있다. 이 제조 방법에서는, 우선 볶고 분쇄한 커피 원두로부터 추출한 커피 액(coffee liquid)이 농축된다. 상기 커피액은, 상기 커피액으로부터 수분을 부분적으로 제거하여 수득한 농축액(concentrate)과 상기 농축액을 수득하는 과정에서 제거되는 수분을 포함하는 농축 제거액(concentrated removal liquid)으로 분리된다. 다음에, 상기 농축 제거액을 역삼투막을 이용하여 0.98MPa 이하의 압력을 가하여 농축함으로써 상기 농축 제거액에 포함되어 있는 방향성 성분을 농축시켜 농축된 방향성 액체를 수득한다. 마지막으로, 상기 농축된 방향성 액체와 상기 농축액 을 혼합하여 농축된 커피액이 제조된다. 상기 커피액을 추출할 때 공지의 추출 장치와 추출 방법이 이용될 수 있다. 그 결과, 이 제조 방법에 따르면 커피액 농축 과정에서 손실되는 방향성 성분이 효과적으로 회수될 수 있다. 특히, 상기 농축 제거액을 높은 분리 능력을 갖는 역삼투막을 사용하여 가능한 한 저압에서 농축함으로써, 상기 농축 제거액으로부터 수득한 방향성 성분이 효과적으로 회수될 수 있다.

그러나 이 방법에서는 상기 커피액을 추출할 때 공지의 추출 장치 및 추출 방법을 사용하기 때문에 추출 과정에서 많은 방향성 성분이 손실될 가능성이 높다. 그 결과, 비록 농축된 방향성 액체를 얻는 후속 공정에서 방향성 성분이 고효율로 회수되더라도, 추출 과정에서 이미 손실된 방향성 성분은 회수할 수 없다. 특히, 상기 커피액 추출 과정에서 손실된 방향성 성분은 휘발성이 매우 강하고 갓 볶은 커피에만 존재하는 고유한 향을 포함하고 있기 때문에 이러한 손실을 가능한 최소화할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 선행 기술의 문제점에 주목하고 있다.

본 발명의 일 목적은 기호성 원료로부터 휘발성 성분을 높은 효율로 용이하게 회수할 수 있는 휘발성 성분 추출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기호성 원료에 포함된 바람직한 방향성 성분을 높은 비율로 포함하는 휘발성 성분, 및 상기 휘발성 성분을 포함하는 음식물(foods and drinks)을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은 휘발성 성분이 기호성 원료(tasty material)의 증기 추출에 의해 얻어지는 휘발성 성분의 추출 방법을 제공한다. 상기 증기 추출은 상기 기호성 원료를 증기와 접촉시킨 후에 상기 증기를 회수하는 공정을 포함한다.

본 발명의 다른 측면은 상술한 휘발성 성분의 추출 방법에 의해 얻어지는 휘발성 성분을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 상술한 휘발성 성분을 포함하는 음식물을 제공한다.

도 1a는 실험예 1의 방향성 성분의 평가의 결과를 보여주는 그래프이다.

도 1b는 실험예 2의 방향성 성분의 평가의 결과를 보여주는 그래프이다.

도 1c는 실험예 3 및 실험예 4의 방향성 성분의 평가의 결과를 보여주는 그래프이다.

도 1d는 실험예 5의 방향성 성분의 평가의 결과를 보여주는 그래프이다.

도 1e는 실험예 8의 방향성 성분의 평가의 결과를 보여주는 그래프이다.

이하, 본 발명의 휘발성 성분의 추출 방법, 휘발성 성분 및 상기 휘발성 성분을 포함하는 음식물을 구체화하는 실시예들을 상세히 설명한다.

본 실시예의 휘발성 성분은 볶은 커피 원두나 제조된 차의 찻잎으로 이루어진 기호성 원료를 증기 추출하여 얻어진다. 이러한 휘발성 성분의 대부분은 상기 기호성 원료의 향기의 근원이 되는 방향성 성분을 포함하고, 동시에 미각에 영향을 주는 맛 성분을 포함한다. 상기 방향성 성분은 전형적으로 향기를 제공하는 것으로 언급되는 수용성 방향성 성분과 커피 오일과 같은 지용성 방향성 성분을 포함하며, 이들 성분들은 매우 강한 방향성을 지닌다. 상기 맛 성분의 예로는 클로로겐산(chlorogenic acid), 트리고넬린(trigonelline), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid) 및 카페인(caffeine)을 들 수 있다. 상기 방향성 성분과 맛 성분을 포함하는 휘발성 성분은 증기 추출(steam extraction)에 의해 매우 효율적으로 추출될 수 있다. 반면에, 상기 기호성 원료를 0℃ 내지 100℃의 물에 침지하여 추출하는 물 추출(water extraction)의 경우, 상기 휘발성 성분을 충분히 추출할 수 없을 뿐만 아니라 물 추출하는 동안 휘발하는 비산 물질에도 상기 휘발성 성분이 거의 존재하지 않는다.

상기 기호성 원료로는, 배전되어(roasted) 매우 향기가 강한 커피 원두나 차로 제조된 찻잎이 사용된다. 상기 기호성 원료들은 휘발성 성분의 손실을 최소화하기 위하여 건조 상태로 증기 추출에 이용된다. 건조된 기호성 원료들은 물에 침지하거나 뜸을 들이는 것과 같은 처리를 하지 않는다. 상기 찻잎들은 갓 채취한 찻잎들에 대하여 찌기(steaming), 으깨기(kneading) 및 건조시키기 등의 과정을 포함하는 널리 알려진 차 제조 공정을 통하여 제조된다. 찻잎의 종류로는 녹차, 우롱차, 홍차, 보리차, 율무차, 쟈스민차, 푸얼차, 루이보스차 및 허브차와 같이 음료로 사용될 수 있는 차들을 포함한다. 이러한 찻잎들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 커피 원두의 종류로, 방향성 성분의 함량이 높은 코페아 아라비 카(Coffea arabica), C. 카네포라 바. 로부스타(C. canephora var. robusta), C. 카네포라 바. 코뉴론(C. canephora var. conulon) 또는 C. 리베리카(C. liberica) 종을 이용하는 것이 바람직하지만, 이에 특별히 한정되지 않는다. 상기 커피 원두는 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 볶은 커피 원두의 명도 값(lightness value; L value)은 15 내지 33인 것이 바람직하지만, 이에 특별히 한정되지 않는다. 커피 원두를 볶는 배전(roasting) 방법으로는 원적외선 배전(far infrared roasting), 열풍 배전(hot air roasting), 직화 배전(direct flame roasting) 및 숯굽기 배전(charcoal roasting)으로부터 선택된 적어도 하나의 방법이 사용된다. 상기 배전 때, 명도 값이 15 미만이면, 기호성 원료를 볶을 때 연기 냄새가 증가할 우려가 있다. 반면에, 명도 값이 33 초과이면, 커피 고유의 향을 얻기가 어렵다. 볶은 후에 커피 원두의 형태에 대하여는 물 추출이 가능한 형태라면 특별히 한정되지 않지만, 휘발성 성분의 추출 효율이 높은 것으로 파쇄되거나 분쇄된 형태가 바람직하다. 파쇄되거나 분쇄된 커피 원두의 입자의 크기나 형상은 특별히 한정되지 않는다. 휘발성 성분의 손실을 최소화하기 위해서 커피 원두는 볶은 후에 바로(바람직하게는 한달 이내, 보다 바람직하게는 10일 이내) 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 커피 원두를 볶은 후 바로 사용하기 어려운 경우에, 상기 커피 원두는 불활성 가스 분위기나 저온에서 보관하는 것이 바람직하다.

상기 증기 추출에서, 기호성 원료를 증기와 직접 접촉시킨 후, 접촉 후의 증기를 회수한다. 상기 증기로는 불포화 수증기, 포화 수증기 또는 과열 증기(super heated steam)가 사용될 수 있지만, 과열 증기를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 기호성 원료와 접촉한 후에, 상기 증기에는 상기 휘발성 성분이 높은 비율로 함유되어 있다.

불포화 수증기는 물의 끓는점보다 낮은 온도(상압에서 0℃ 이상 100℃ 미만)에서 액체 상태의 물을 증발시켜 형성된다. 증기 추출 동안 상압에서의 상기 불포화 수증기의 온도는 0℃ 이상 100℃ 미만이고, 바람직하게는 50℃ 이상 100℃ 미만이며, 보다 바람직하게는 60℃ 내지 95℃, 좀더 보다 바람직하게는 80℃ 내지 95℃이다. 포화 수증기는 물의 끓는점(상압에서 100℃)에서 끓는 동안 물을 증발시킴으로써 형성된다. 상기 포화 수증기는 큰 부피를 쉽게 생산할 수 있기 때문에 불포화 수증기보다 쉽게 사용된다.

과열 증기는 상기 포화 수증기의 압력을 올리지 않고 계속 가열하여 생성된다. 상기 과열 증기는 액체의 물을 보일러에서 끓이거나 버너, 전열기(electric heater) 또는 전자기 유도 가열 장치(electromagnetic induction heating device)로 전자기 유도 가열을 하여 수득한 포화 수증기를 가열함으로써 얻을 수 있다. 상기 포화 수증기를 가열하는 때에는 상기 포화 수증기를 가압하면서 가열하는 것은 가능하다. 그러나 가압 후에 감압에 따른 과열 수증기의 온도를 제어가 어려우므로, 가압하지 않고 가열하는 것이 바람직하다. 상기 전자기 유도 가열 장치는 통상 세라믹이나 금속의 발열체를 100Hz 내지 100kHz의 주파수에서 전자기 유도 가열에 의해 가열하고 상기 발열체의 표면에 포화 수증기를 접촉시켜 과열 증기를 형성한다.

증기 추출 동안 상기 과열 증기의 온도는 상압에서 100℃ 보다 높고, 바람직하게는 상압에서 100℃ 초과 500℃ 이하이며, 보다 바람직하게는 상압에서 107℃ 초과 500℃ 이하이며, 좀더 보다 바람직하게는 상압에서 140℃ 초과 500℃ 이하이며, 좀더 보다 바람직하게는 상압에서 250℃ 내지 500℃이다. 상기 과열 증기의 온도가 500℃를 초과할 경우, 상기 기호성 원료에 대한 열의 영향이 크기 때문에 상기 휘발성 성분의 품질이 열화될 위험성이 높을 뿐 아니라 비경제적이기도 하다. 반면에, 과열 증기는 상압(1.01325 × 10⁵Pa 또는 1 기압)에서 107℃의 전이점을 갖고 있으며, 온도가 상기 전이점보다 높으면 열역학적으로 극히 안정하게 된다. 상기 전이점에서 포화 수증기를 가열할 때, 공급되는 열량의 대부분은 잠열 즉, 물질 상태를 변화시키는데 소비된다. 그러므로 상기 물질의 온도를 올리는 것이 어렵게 된다. 더욱이, 상기 열역학적으로 안정한 상태에 있는 과열 증기의 경우에는 열이 상기 과열 증기에 공급될 때, 상기 과열 증기에 공급되는 열량에 비례하여 온도 상승이 일어난다. 이 경우, 상기 공급되는 열량은 현열(sensible heat)로써 사용된다. 부수적으로, 물의 경우 상기 전이점은 상압에서 100℃에 존재하고(소위, 끓는점), 잠열은 끓는 동안 기화열로 사용된다.

상기 증기 추출에 사용되는 증기의 양은 기호성 원료 1kg에 대하여 바람직하게는 0.3kg/h 내지 30kg/h이고, 보다 바람직하게는 0.6kg/h 내지 20kg/h이며, 좀더 보다 바람직하게는 1.2kg/h 내지 10kg/h이다. 증기량이 0.3kg/h 미만 사용될 경우 상기 휘발성 성분을 회수하는데 많은 시간이 걸리므로 추출 효율이 떨어진다. 반대로, 증기량이 30kg/h를 초과하는 경우 증기를 생성하는데 사용되는 장치 내부의 압 력이 높아지므로 압력을 제어하기 위한 장치 비용이 증가하고 더 많은 설치 공간이 요구된다.

상기 바람직한 증기량으로 증기 추출을 수행하는 경우에 추출 시간은 바람직하게는 5분 내지 60분이고, 보다 바람직하게는 6분 내지 30분이며, 좀더 보다 바람직하게는 7분 내지 20분이다. 상기 추출 시간이 5분 미만인 경우, 기호성 원료로부터 휘발성 성분을 효율적으로 추출할 수 없다. 반면에, 상기 추출 시간이 60분을 초과할 경우 휘발성 성분이 쉽게 열화된다. 특히 과열 증기를 사용하는 증기 추출이 30분을 초과할 경우, 상기 기호성 원료가 배전(roasting)되어 연기 냄새(smoky odor)가 증가할 위험이 있다. 부수적으로, 포화 수증기 또는 과열 증기를 사용하는 증기 추출의 경우, 상비 휘발성 성분들은 대부분 30분 이내에 추출되지만 공업적인 물 추출(water extraction)을 수행하는 경우에는 대략 한 시간이 요구된다.

상기 증기 추출은 휘발성 성분의 흩어짐 및 확산에 의한 손실을 줄이기 위하여 밀폐 용기 내에서 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 증기 추출은 보통 상압에서 수행되지만, 보다 높은 압력에서 수행될 수도 있다. 더욱이, 상기 증기 추출은 휘발성 성분의 산화 열화를 방지하여 우수한 향을 갖는 휘발성 성분을 수득하는 것을 가능하게 하므로, 질소 가스나 희가스(rare gas)와 같은 불활성 가스 분위기(소위, 탈산소 상태)하에서 수행되는 것이 가장 바람직하다. 또한, 용존 산소가 제거된 탈산소 상태의 물을 이용하여 생산된 증기는 용해된 산소를 거의 포함하지 않는다. 따라서 밀폐 용기에 기호성 원료를 넣고 밀폐 용기 내부의 공기를 불활성 가스로 교체한 후에, 상기 탈산소 상태의 물로 생산된 증기를 이용하여 증기 추출 을 수행할 경우 상기 밀폐 용기 내의 불활성 가스 분위기는 용이하면서도 지속적으로 유지된다. 또한, 불활성 가스 분위기에서 증기 추출을 수행하는 경우에 휘발성 성분의 회수뿐만 아니라, 그 밖의 다른 제조 공정(예를 들면, 커피 원두 배전 공정이나 음식물 생산 공정)도 불활성 가스 분위기 하에서 수행하는 것이 가장 바람직하다.

증기 추출에 의한 휘발성 성분의 회수율은 기호성 원료의 종류에 따라 다르지만, 기호성 원료에 대하여 고형분으로서 0.01 내지 10 중량%(Brix 0.01 내지 10)인 것이 적당하지만, 품질 면을 고려하면 0.05 내지 5 중량%(Brix 0.05 내지 5)인 것이 바람직하다. 상기 회수율이 0.01 중량% 미만인 경우, 충분한 양의 휘발성 성분이 회수되지 않는다. 역으로 10 중량%를 넘는 경우에는 휘발성 성분 이외의 성분, 즉 증기 추출에 의하지 않고 물 추출 등의 간편한 추출 방법으로 안정적으로 회수 가능한 성분이 다량 회수되므로 경제적이지 못하다.

상기 휘발성 성분이 액상, 입상(granules), 분말(powder), 고상(solid), 반고형상(semi-solid) 등의 형태로 회수되고 나면, 상기 휘발성 성분은 밀폐 용기에 보관되거나 음식물에 첨가된다. 액상의 휘발성 성분은 상기 기호성 원료에 접촉한 증기를 모아 냉각함으로써 얻어진다. 입상 또는 분말의 휘발성 성분은 상기 액상 휘발성 성분 또는 기호성 원료에 접촉한 증기를 냉동 건조법(freeze-drying)또는 스프레이 건조법(spray-drying)으로 건조시켜 얻어진다. 고상 또는 반고형상의 휘발성 성분은 상기 액상 휘발성 성분을 통상의 방법으로 가열 건조하거나 농축시켜 얻어진다. 또한, 이때 휘발성 성분의 화학적 특성을 이용하여 증류 또는 감압 증류 를 통한 분별 증류를 하거나 수지 컬럼을 이용하여 정제함으로써 원하는 성분만을 선택적으로 회수할 수 있다.

본 실시예의 제1 음식물은 상기 휘발성 성분을 포함하는 액상으로 이루어지고, 예로는 커피 음료, 차 음료, 우유 음료(우유를 포함하는 커피 유료나 우유를 포함하는 차 음료) 또는 소프트 음료(soft drink) 등과 같은 음료품이나, 디스펜서용의 농축 엑기스를 들 수 있다. 상기 제1 음식물은 상기 휘발성 성분을 혼합하는 공정을 거쳐 제조된다. 상기 제1 음식물을 보관하는 경우, 액상 음식물을 음료로 만든 직후나, 밀폐 용기에 넣고 밀봉한 직후에 살균처리 하는 것이 바람직하다. 상기 제1 음식물에 혼합되는 휘발성 성분은 액상, 입상, 분말, 고상 또는 반고형상의 어느 형태라도 상관없지만, 제1 음식물 자체가 액상이므로, 액상의 휘발성 성분을 혼합하는 것이 가장 간편하고 경제적이다.

상기 제1 음식물에 있어서, 커피 음료나 차 음료는 상술한 증기 추출로 휘발성 성분을 추출한 다음에 기호성 원료(제1 기호성 원료)를 물 추출하여 얻어지는 물 추출물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 기호성 원료에 포함된 휘발하기 어려운 성분(난휘발성 성분)과 휘발되지 않는 성분(불휘발성 성분)이 상기 물 추출물에 포함되어 있다. 또한, 휘발성 성분의 함량이 특별히 높은 제품을 제공하기 위해서는, 커피 음료나 차 음료에 증기 추출되지 않은 기호성 원료(제2 기호성 원료)를 물 추출하여 얻어지는 물 추출물이 포함될 수 있다. 상기 제2 기호성 원료로는 상기 제1 기호성 원료와 동일한 종류의 원료 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 동일한 종류의 기호성 원료라 함은 증기 추출에서 커피 원두(제1 기호성 원료)를 사 용하는 경우에 물 추출에서도 커피 원두(제2 기호성 원료)를 사용하는 것을 말하지만, 커피 원두(제1 및 제2 기호성 원료)의 종류는 일치하지 않아도 된다. 이는 찻잎을 사용하는 경우에도 유사하게 적용된다.

상기 물 추출에서는, 상술한 바와 같이 기호성 원료를 0℃ 내지 100℃의 물, 바람직하게는 50℃ 내지 100℃의 물, 보다 바람직하게는 60℃ 내지 95℃의 온수, 좀더 보다 바람직하게는 80℃ 내지 95℃의 온수에 침지하여 물에 용출되는 성분(즉, 물 추출물)이 회수된다. 물 추출하는 동안의 추출 온도, 추출 시간 및 추출 방법과 같은 조건들은 원료 물질에 의해 적절히 결정되는 것이지만, 통상의 방법에 따라 행하는 것이 바람직하다. 또한, 물 추출 방법에 대하여 특별한 한정은 없으나, 커피의 경우 드립(drip)법, 다탑(multi-column)법 또는 제트(jet)법이 사용되고, 차 음료의 경우 니딩(kneading)법이 사용된다. 또한, 두 종류 또는 그 이상의 추출 방법을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 물 추출한 뒤의 물 추출액은 냉동 농축, 막 농축 또는 진공 가열 농축과 같은 방법으로 농축될 수도 있다.

본 실시예의 제2 음식물은 상기 휘발성 성분을 포함하는 액상 이외의 것(즉, 입상, 분말, 고상 또는 반고형상)이고, 예로 인스턴트 커피, 인스턴트 차, 케이크, 일본식 과자 및 스낵을 들 수 있다. 상기 제2 음식물은 상기 휘발성 성분을 혼합하는 단계를 거쳐 제조된다. 상기 휘발성 성분은 제2 음식물에 액상, 입상, 분말, 고상 또는 반고형상의 어떠한 형태로도 혼합될 수 있지만, 제2 음식물의 형태에 따라서 가장 간편하고 경제적인 형태를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 제2 음식물 중 인스턴트 커피나 인스턴트 차는 증기 추출로 휘발성 성 분이 추출된 기호성 원료(제1 기호성 원료)를 물 추출하여 얻어지는 물 추출물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 휘발성 성분의 함량이 특히 높은 제품을 제공하기 위하여, 상기 인스턴트 커피나 인스턴트 차는 증기 추출되지 않은 기호성 원료(제2 기호성 원료)를 물 추출하여 얻어지는 물 추출물을 포함할 수도 있다. 제2 음식물의 제조에 있어서, 물 추출의 추출 온도는 공업적으로 0℃ 내지 200℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50℃ 내지 170℃이며, 상기 물 추출은 앞서 언급한 제1 음식물에서 물 추출과 동일한 조건 하에서 수행될 수도 있다.

휘발성 성분 및 물 추출물을 포함하는 인스턴트 커피나 인스턴트 차는 제1 또는 제2 제조 방법으로 생산된다. 제1 제조 방법에서는, 물 추출물을 건조하기 전(또는 물 추출물의 농축액을 건조하기 전)이나 건조하는 동안 액상의 휘발성 성분이 상기 물 추출물과 혼합된다. 상기 물 추출물의 건조는 냉동 건조법 또는 스프레이 건조법으로 수행되는 것이 바람직하지만, 가열 건조법도 사용될 수 있다. 제1 제조 방법에 있어서 물 추출물을 건조하는 도중에 휘발성 성분을 혼합하는 경우에는, 휘발성 성분과 물 추출물이 동일한 냉동 건조기나 스프레이 건조기를 이용하여 건조되는 동안에 혼합될 수 있다. 또한, 제2 제조 방법에서는 입상, 분말 또는 고상의 휘발성 성분과 건조된 물 추출물을 각각 준비한 후에 혼합하여 제조된다.

제1 또는 제2 제조 방법에 따라 제조된 입상, 분말 또는 고상의 인스턴트 커피 또는 인스턴트 차는 상기 제조에 이용된 액상의 물 추출물이나 액상의 휘발성 성분을 바인더로 이용하여 소정의 입자 크기로 조립될 수 있다. 또한, 고상의 인스턴트 커피나 인스턴트 차는 분쇄하여 분말로 제조될 수 있고, 물에 대한 용해도를 고려하고 공지의 조립 방법에 따라 조립될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 음식물은 휘발성 성분의 손실을 감소시키기 위해 밀봉할 수 있는 봉투나 용기 내에 넣어 밀봉된 형태로 제품화하는 것이 바람직하다. 상기 밀봉할 수 있는 봉투나 용기의 예로는 캔, 병, PET 용기, 종이 용기, 플라스틱 용기 및 알루미늄 봉투 등을 들 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 음식물은 공지의 첨가물을 첨가하여 제조될 수도 있다. 상기 첨가물의 예로는 우유, 탈지분유, 전지분유, 크림 등의 유제품, 과즙, 야채 즙, 설탕, 당-알코올, 감미료, 탄산수소나트륨과 같은 pH 조절제, 자당 지방산 에스테르(sucrose fatty acid), 글리세롤 지방산 에스테르(glycerol fatty acid)와 같은 유화제, 향료, 카라기닌(carrageenan)과 같은 안정제 등을 들 수 있다. 상기 첨가물들은 단독으로 또는 혼합하여 첨가될 수 있다. 제1 음식물의 제조 방법에 있어서, 상기 첨가물은 휘발성 성분과 혼합하는 것과 동시에 첨가하는 것이 바람직하다. 제2 음식물의 제조 방법에 있어서, 상기 첨가물은 건조가 완료될 때까지 어느 단계에서 첨가되어도 무방하다. 또한, 건조된 첨가물은, 건조가 완료된 후에 상기 건조된 첨가물을 첨가하는 경우에도 사용된다. 또한, 제1 및 제2 음식물은 제조에서부터 용기에 넣기까지 불활성 가스 분위기(소위, 탈산소 상태)에만 노출되는 것이 바람직하고, 탈산소 상태의 원료 물질과 첨가물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

이하에서는 본 실시예가 제공하는 효과에 관하여 기재한다.

본 실시예의 휘발성 성분은 배전된 커피 원두나 제조된 차의 찻잎으로 이루어진 기호성 원료를 증기 추출하여 얻어진다. 즉, 상기 휘발성 성분은 상기 기호성 원료를 물 추출하기에 앞서 증기 추출에 의해 회수되는 매우 휘발성이 강한 성분들을 높은 비율로 포함한다. 또한, 상기 증기 추출은 물 추출에 비하여, 휘발성이 매우 강한 성분을 극히 신속하고, 효율적이면서 특수하게 추출할 수 있게 한다. 따라서 상기 휘발성 성분은 기호성 원료에 포함된 방향성 성분들을 높은 비율로 함유하면서, 극히 짧은 시간(물 추출에 필요한 시간에 대해 절반 미만의 시간) 내에 추출되므로, 상기 휘발성 성분은 열화의 정도가 낮은 고품질의 방향성 성분을 다량 포함한다.

한편, 상기 기호성 원료를 저온에서 물로 물 추출하는 경우는 고품질의 방향성 성분을 용이하게 얻을 수 있으나 휘발성 성분의 대부분을 적절하게 회수할 수 없다. 또한, 온수로 물 추출을 하는 경우에는 추출되는 동안 방향성 성분 및 휘발성 성분의 일부가 분산되어 향기 및 맛이 감소하기 쉽고, 증기 추출에 비하여 고온의 물에 노출되는 시간이 길어지므로 변질될 가능성이 높다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 인공적으로 제조된 추출물이나 향료를 첨가하여 향기 및 맛을 향상시킬 수 있다. 그러나 기호성 원료 본래의 향기와 맛을 재현하는 것은 기술적으로 매우 어렵고, 원료 물질의 비용이 증가하는 문제가 있다. 반면에, 본 실시예는 기호성 원료에 내재된 고품질의 향기와 맛을 충실하게 재현할 수 있으며 그 수율도 용이하게 향상시킬 수 있어 매우 유용하다.

과열 증기를 사용하여 증기 추출하는 경우에는 다른 매우 휘발성이 강한 성분들은 극히 신속하게 추출되는 동시에, 유기산, 카페인, 클로로겐산(chlorogenic acid) 및 트리고넬린(trigonelline)과 같은 다소 휘발이 어려운 성분들도 극히 효 율적으로 함께 추출되므로 극히 품질이 높은 휘발성 성분들을 얻을 수 있다. 과열 증기는 대류 열전달 및 복사 열 전달을 통해 열을 전달하므로 불포화 수증기나 포화 수증기에 비하여 열효율이 대단히 높다. 또한, 과열 증기는 수증기의 일종이므로, 대류 열전달의 속도도 빠르다. 과열 증기는 저온 물질에 접촉하여 응축되면서 열을 상기 물질에 전달하여 상기 물질의 온도를 상승시키는 수증기의 본질적 특성과, 가열 공기와 같이 물질을 가열하는 성질을 모두 지닌다. 따라서 단시간에 기호성 원료의 온도를 상승시킴으로써 과열 증기에 용해될 수 있는 성분들(휘발성 성분)의 용해도는 일시적이고 순간적으로 증가될 수 있다. 특히, 기호성 원료의 코어 부분의 온도를 단시간에 상승시키는 것은 장시간에 걸쳐 상승시키는 경우에 비하여 휘발성 성분의 열화를 용이하게 방지할 수 있다는 점에서 중요하다. 또한, 소정의 온도(140℃)보다 높은 경우에는 과열 증기의 건조 속도가 건조 공기의 경우보다 더 빠르다. 따라서 과열 증기에 용해된 휘발성 성분은 증기와 함께 순간적으로 일체화되어 상기 기호성 원료로부터 분리 및 회수될 수 있다. 또한, 이 경우 상기 기호성 원료는 배전(roasting)에서와 유사한 물리 화학적 변화를 겪는다. 그 결과, 상술한 방법에 따르면 배전에 의해 얻을 수 있는 양 이상의 휘발성 성분을 회수하는 것이 가능하고, 배전이 불충분하더라도 회수된 휘발성 성분의 양은 용이하게 높은 수준으로 유지될 수 있다.

상업적으로 이용 가능한 인스턴트 커피 및 인스턴트 차는 수분의 함량을 낮추기 위한 건조 공정을 거쳐서 제조된다. 따라서 이들 상업 제품들의 제조 방법에서는 기호성 원료에 포함된 매우 강한 방향성 성분 및 휘발성 성분이 상기 건조 공 정을 거치는 동안 쉽게 분산되고 열화되어, 최종 완제품의 향기가 극히 약한 문제점을 야기한다. 냉동 건조법과 같은 기술은 건조 공정에서 성분들의 열화를 용이하게 방지할 수 있는 방법으로 이들 상업 제품의 제조 공정에 사용될 수 있는 것으로 널리 알려져 있다. 그러나 기존의 냉동 건조법은 본 실시예에서와 같이 휘발성 성분이 부가되는 단계를 포함하지 않으며, 건조 공정 이외의 공정 단계에서의 열화를 방지할 수는 없다. 반면에, 본 실시예의 제2 음식물에서는 휘발성 성분을 회수하기 위한 증기 추출에 의해 얻어지는 고품질의 휘발성 성분이 첨가되므로, 우수한 향기와 맛을 갖는 제품을 현저히 용이하게 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예는 다음과 같이 변경하고 구체화할 수 있다.

과열 증기를 이용하여 배전된 커피 원두를 상기 기호성 원료로 사용할 수 있다. 이는 배전기나 다른 공지의 배전 장치를 이용하지 않고 상기 과열 증기를 이용하여 배전된 커피 원두를 사용하는 것이다. 상기 과열 증기는 앞서 언급한 실시예에서 증기 추출에서 이용된 과열 증기와 동일한 것이 바람직하다. 또한, 과열 증기의 양은 전술한 실시예에서 사용한 증기의 양보다 다소 많은 것이 바람직하다. 즉, 과열 증기의 양은 상기 기호성 원료로 사용되는 생 커피 원두 1kg에 대하여 바람직하게는 1kg/h 이상, 보다 바람직하게는 1 내지 30kg/h이다. 더욱이, 이 경우 전술한 실시예에 따른 증기 추출은 과열 증기를 이용하여 생 커피 원두를 배전한 다음에 수행될 수도 있다. 또한, 배전하는 동안 생 커피 원두와 접촉한 과열 증기를 회수하는 대신에 명도 값(L value)이 33 이하에 도달한 후에 휘발성 성분의 형태로 상기 과열 증기를 회수하는 것이 바람직하다.

이 경우, 고품질의 휘발성 성분을 다량 추출하는 것이 용이한 우수한 기호성 원료를 제공할 수 있다. 또한, 과열 증기를 이용하는 배전하는 경우 상기 생 커피 원두의 코어 부분의 온도가 단시간에 상승될 수 있으므로, 현저하게 짧은 시간 안에 배전 공정이 완료될 수 있다. 더욱이, 과열 증기를 이용하는 배전하는 경우 상기 생 커피 원두의 내부 및 외부가 동시에 가열되므로, 상기 생 커피 원두는 고르게 배전되어 불균일한 배전에 따른 불쾌하고 거친 맛 및 쓴 맛을 감소시킬 수 있고, 상쾌하고 부드러운 맛을 구현하기 쉽다. 또한, 140℃보다 높은 온도에서 과열 증기를 이용하여 배전하는 경우, 가열 건조 공기를 이용하는 경우보다 건조 속도가 빠르므로, 찌는 공정과 건조하는 공정을 동시에 수행할 수 있고 다공성 커피 원두를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 포름산 및 아세트산과 같은 유기산의 생성을 억제하고 첨가된 우유 성분의 안정성을 향상시키는 것과 같은 효과도 얻을 수 있다.

이하, 실험예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

<실험예 1>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두(원적외선 배전법으로 배전한 아라비카 커피 원두) 3kg을 분쇄한 후에, 상기 배전된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체하였다. 이후, 약 300℃의 과열 증기를 분쇄한 커피 원두 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 과열 증기가 상기 분쇄된 커피 원두와 접촉되도록 하였다. 상기 과열 증기는 보일러를 이용하여 생성한 포화 수증기를 20kHz의 주파수에서 전자기 유 도 가열로 가열된 금속 발열체와 접촉시켜 형성되었고, 상기 추출 용기에 직접 공급되었다. 액상의 휘발성 성분은 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 회수하였다(Brix 1.0). 휘발성 성분을 1L 얻은 시점에 상기 과열 증기의 주입을 중단하였다. 추출 시간은 약 15분 정도였다.

다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 분쇄된 커피 원두에 대하여, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.3의 수용성 커피 추출물 24L를 수득하였다. 추출 시간은 약 1시간 정도였다. 최종적으로, 상기 수득한 휘발성 성분과 상기 수용성 추출물을 전량 혼합하고, 탄산수소나트륨 31.9g을 첨가하고, 물을 이용하여 총 부피를 63.8L로 조절하였다. 그 결과, Brix 1.3 및 pH 6.10을 갖는 커피 음료가 제조되었다. 상기 커피 음료를 금속 캔에 넣고 밀봉한 다음, 123℃에서 5분 동안 살균 처리하여 캔 커피 음료를 제조하였다.

<비교예 1>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두 3kg을 분쇄한 후에, 상기 분쇄된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체한 후에, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.3의 수용성 커피 추출물 24L를 수득하였다. 증기 추출은 본 비교예 1에서 수행하지 않았다. 탄산수소나트륨 31.9g을 상기 수득한 수용성 추출물에 첨가하고, 물을 이용하여 총 부피를 63.8L로 조절하였다. 그 결과, Brix 1.3 및 pH 6.10을 갖는 커피 음료가 제조되었다. 상기 커피 음료를 이용하여 실험예 1에서와 동일한 방법으로 캔 커피 음료 를 제조하였다.

방향성 성분 평가 실험 1

실험예 1 및 비교예 1의 캔 커피 음료에 대하여 방향성 성분을 분석하였다. 즉, 커피 음료에 포함된 각각의 성분을 고체 상태 마이크로 추출(Solid-Phase Micro Extraction, SPME)용 수지에 흡착시켜 고체 상태 마이크로 추출법(SPME)으로 분석하였고, 기체 크로마토그래피 질량 분석기(GC-MS, Hewlett-Packard사의 GC system HP6890 Series)를 이용하여 분석하였다. 분석 과정에서는, 시료를 스플릿(split) 방식으로 주입하였고, 모세관 컬럼(capillary column)으로 DB-WAX(Agilent Technologies)가 사용되었다. 또한, 헬륨 가스를 1.0mL/분의 유량으로 흘리면서 40℃의 온도에서 3분간 유지한 후에, 온도를 5℃/분의 속도로 240℃까지 상승시키고 240℃에서 5분 동안 유지하여 방향성 성분을 분리하고 크로마토그램을 얻었다. 상기 크로마토그램으로부터 방향성 성분 각각에 의해 나타난 봉우리(peak)의 면적을 정량화하였다. 그 결과를 도 1a에 나타낸다.

도 1a에 따르면, 실험예 1의 커피 음료에 포함된 방향성 성분들 각각의 봉우리 면적은 비교예 1의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다.

방향성 성분의 패널리스트 평가

실험예 1 및 비교예 1의 캔 커피 음료에 대하여 전문 패널리스트에 의한 맛과 향기 평가를 실시하였다. 즉, 15인의 전문 패널리스트에게 실험예 1 및 비교예 1의 캔 커피 음료 각각의 시료를 하나씩 제공하고, 7 단계의 절대 평가를 행하여 그 평균점을 정하였다. 상기 절대 평가로는 향기의 강도 평가 및 종합 평가가 실시되었다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

	비교예 1	실험예 1
향기의 강도	-0.23	+0.67
종합 평가	+0.37	+0.40

[표 1]

표 1의 7 단계의 향기의 강도 평가에서, 매우 약한 향기는 -3점, 약한 향기는 -2점, 다소 약한 향기는 -1점, 약하지도 강하지도 않은 향기는 0점, 다소 강한 향기는 +1점, 강한 향기는 +2점 및 매우 강한 향기는 +3점의 점수가 매겨졌다. 상기 표 1의 종합 평가에서, 맛과 향기가 현저히 나쁜 경우는 -3점, 나쁜 경우는 -2점, 다소 나쁜 경우는 -1점, 나쁘지도 좋지도 않은 경우는 0점, 다소 좋은 경우는 +1점, 좋은 경우는 +2점 및 매우 좋은 경우는 +3점의 점수가 매겨졌다. 표 1의 결과에 따르면, 실험예 1의 커피 음료가 비교예 1의 경우보다 훨씬 향기가 좋은 것으로 확인되었다. 또한 종합 평가에서도 실험예 1이 비교예 1의 경우보다 좋은 것으로 나타났다.

<실험예 2>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎(Kabuse 차) 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체하였다. 이후, 100℃의 포화 수증기를 녹차 잎 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주 입하여 상기 포화 수증기가 상기 녹차 잎과 직접 접촉되도록 하였다. 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 액상의 휘발성 성분을 회수하였다(Brix 0.07). 휘발성 성분을 300mL 얻은 시점에 상기 포화 수증기의 주입을 중단하였다. 다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 차 잎에 대하여, 60℃의 온수를 이용하여 물 추출법을 실시하였다. 그 결과, 탄닌 300mg/100mL를 포함하는 녹차 수용성 추출물 9L를 수득하였다. 최종적으로, 상기 수득한 휘발성 성분 300mL, 상기 수용성 추출물 6L, 탄산수소나트륨 7.8g 및 비타민 C 12.0g을 혼합하고, 물을 이용하여 총 부피를 30L로 조절하였다. 그 결과, 60mg/100mL의 탄닌을 포함하는 녹차 음료가 제조되었다. 상기 녹차 음료를 금속 캔에 넣고 밀봉한 다음, 119℃에서 20분 동안 살균 처리하여 캔 녹차 음료를 제조하였다.

<비교예 2>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎(Kabuse 차) 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체한 다음, 60℃의 온수를 이용하여 물 추출법을 실시하였다. 그 결과, 탄닌 300mg/100mL를 포함하는 녹차 수용성 추출물 9L를 수득하였다. 비교예 2에서 증기 추출은 실시되지 않았다. 상기 수용성 추출물을 이용하여 실험예 2에서와 동일한 방법으로 캔 녹차 음료를 제조하였다.

방향성 성분 평가 실험 2

전술한 방향성 성분 평가 실험 1에서와 동일한 방법으로, 실험예 2 및 비교예 2의 캔 녹차 음료에 대하여 GC-MS를 이용하여 평가 실험을 수행하였다. 평가 결과는 도 1b에 나타낸다. 그 결과, 실험예 2에 포함된 방향성 성분의 총량이 비교예 2의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다.

<실험예 3>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두 3kg을 분쇄한 후에, 배전된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체하였다. 이후, 약 300℃의 과열 증기를 분쇄한 커피 원두 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 과열 증기가 상기 분쇄된 커피 원두와 접촉되도록 하였다. 액상의 휘발성 성분은 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 회수하였다(Brix 1.2). 휘발성 성분을 1L 얻은 시점에 상기 과열 증기의 주입을 중단하였다. 다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 분쇄된 커피 원두에 대하여, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.3의 수용성 커피 추출물 24L를 수득하였다. 최종적으로, 상기 수득한 휘발성 성분과 상기 수용성 추출물을 전량 혼합하고, 모델명이 GA-32인 파비스(Parvis) 미니 스프레이 건조기(Yamato사)를 이용하여 170℃에서 스프레이 건조시켰다. 그 결과 분말 형태의 인스턴트 커피가 제조되었다.

<실험예 4>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두 3kg을 분쇄한 후에, 배전된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체하였다. 이후, 약 100℃의 포화 수증기를 분쇄한 커피 원두 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 포화 수증기가 상기 분쇄된 커피 원두와 접촉되도록 하였다. 액상의 휘발성 성분은 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 회수하였다(Brix 1.3). 휘발성 성분을 1L 얻은 시점에 상기 포화 수증기의 주입을 중단하였다. 다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 분쇄된 커피 원두에 대하여, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.2의 수용성 커피 추출물 24L를 수득하였다. 최종적으로, 상기 수득한 휘발성 성분과 상기 수용성 추출물을 전량 혼합하고, 모델명이 GA-32인 파비스(Parvis) 미니 스프레이 건조기(Yamato사 제조)를 이용하여 170℃에서 스프레이 건조시켰다. 그 결과 분말 형태의 인스턴트 커피가 제조되었다.

<비교예 3>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두 3kg을 분쇄한 후에, 배전된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체하였다. 상기 분쇄된 커피 원두에 대하여, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.2의 수용성 커피 추출물 24L를 수득하였다. 비교예 3에서 증기 추출은 실시되지 않았다. 최종적으로, 상기 수득한 수용성 추출물을 모델명이 GA-32인 파비스(Parvis) 미니 스프레이 건조기(Yamato사 제조)를 이용하여 170℃에서 스프레이 건조시켰다. 그 결과, 분말 형태의 인스턴트 커피가 제조되었다.

방향성 성분 평가 실험 3

실험예 3 및 4, 및 비교예 3의 인스턴트 커피를 이용하여 가용성 고형분이 7%의 농도로 용해된 수용액을 제조하였다. 상기 수용액 각각에 대하여 방향성 성분의 평가 실험 1에서와 동일한 방법으로 GC-MS를 이용하여 평가하였다. 그 결과는 도 1c에 나타낸다. 평가 결과, 실험예 3 및 4의 인스턴트 커피에 포함된 방향성 성분의 총량이 비교예 3의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 또한, 과열 증기로 증기 추출을 실시한 실험예 3의 방향성 성분의 함량이 포화 수증기로 추출한 실험예 4의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다.

휘발성 성분 분석 실험 1

증기 추출의 효과를 확인하기 위하여 실험예 3 및 4에서 수득한 휘발성 성분 내의 향기 성분 및 맛 성분에 대한 분석을 실시하였다. 향기 성분은 전술한 바와 동일한 방법으로 GC-MS를 이용하여 분석하였다. 맛 성분의 분석에서는, 클로겐산(chlorogenic acid), 카페인 및 트리고넬린(trigonelline)에 대해 UV 검출기를 가진 HPLC를 이용하여 분석하였고, 유기산에 대해서는 이온 전도도 검출기를 가진 HPLC를 이용하여 분석하였다. 그 결과는 표 2에 나타낸다.

삭제

[표 2]

표 2에 따르면, 과열 증기를 이용하여 증기 추출을 하는 것이 포화 수증기를 이용하는 경우에 비하여, 클로겐산을 비롯한 커피의 다른 맛 성분 및 향기 성분을 훨씬 높은 비율로 추출할 수 있다는 것이 분명히 증명되었다.

<실험예 5>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체하였다. 이후, 100℃의 포화 수증기를 녹차 잎 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 포화 수증기가 상기 녹차 잎과 직접 접촉되도록 하였다. 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 액상의 휘발성 성분을 회수하였다(Brix 0.07). 휘발성 성분을 300mL 얻은 시점에 상기 포화 수증기의 주입을 중단하였다. 다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 차 잎에 대하여, 60℃의 온수를 이용하여 물 추출법을 실시하였다. 그 결과, 탄닌 300mg/100mL를 포함하고 Brix 0.8의 녹차 수용성 추출물 9L를 수득하였다. 상기 수득한 휘발성 성분 300mL과 상기 수용성 추출물 9L를 혼합하였다. 가용성 고형분에 대하여 덱스트린 1.8배의 양(129.6g)을 부형제(vehicle)로 첨가하였다. 최종적으로, 상기 휘발성 성분 및 상기 수용성 추출물을 모델명이 GA-32인 파비스(Parvis) 미니 스프레이 건조기(Yamato사)를 이용하여 170℃에서 스프레이 건조시켰다. 그 결과 분말 형태의 인스턴트 차가 제조되었다.

<비교예 4>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체하였다. 이후, 상기 차 잎에 대하여, 60℃의 온수를 이용하여 물 추출법을 실시하였다. 그 결과, 탄닌 300mg/100mL를 포함하고 Brix 0.8의 녹차 수용성 추출물 9L를 수득하였다. 비교예 4에서 증기 추출은 실시되지 않았다. 상기 수득한 수용성 추출물에 덱스트린을 가용성 고형분에 대하여 1.8배의 양(129.6g)을 부형제(vehicle)로 첨가하였다. 최종적으로, 상기 수용성 추출물을 모델명이 GA-32인 파비스(Parvis) 미니 스프레이 건조기(Yamato사)를 이용하여 170℃에서 스프레이 건조시켰다. 그 결과 분말 형태의 인스턴트 차가 제조되었다.

방향성 성분 평가 실험 4

실험예 5 및 비교예 4의 인스턴트 차를 이용하여 가용성 고형분이 16%의 농도로 용해된 수용액을 제조하였다. 상기 수용액 각각에 대하여 방향성 성분의 평가 실험 1에서와 동일한 방법으로 GC-MS를 이용하여 평가하였다. 그 결과는 도 1d에 나타낸다. 평가 결과, 실험예 5의 인스턴트 차에 포함된 방향성 성분의 총량이 비교예 4의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다.

<실험예 6>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체하였다. 이후, 100℃의 포화 수증기를 분당 50mL의 증기 부피로 녹차 잎 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 포화 수증기가 상기 녹차 잎과 직접 접촉되도록 하였다. 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 곧바로 냉각시켰다. 그리하여 Brix 0.07 및 pH 6.51의 액상의 휘발성 성분 300mL를 회수하였다.

<실험예 7>

차로 제조되어 시판되는 녹차 잎 300g을 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소 가스로 교체하였다. 이후, 300℃의 과열 증기를 분당 60mL의 증기 부피로 녹차 잎 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 과열 증기가 상기 녹차 잎과 직접 접촉되도록 하였다. 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 곧바로 냉각시켰다. 그리하여 Brix 0.07 및 pH 6.52의 액상의 휘발성 성분 300mL를 회수하였다.

휘발성 성분 분석 실험 2

실험예 6 및 7의 휘발성 성분에 대하여 전술한 휘발성 성분 분석 실험 1에서와 동일한 방법으로 주요 항기 성분들의 성분 분석을 실시하였다. 각각의 향기 성분의 함량(%)을 표 3에 나타낸다.

	실험예 6	실험예 7
Nonanal	1.34%	2.76%
3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol	2.62%	3.49%
4-(2,6,6-trimethyl)-3-buten-2-one	3.93%	5.47%
3,7,11-tri-1,6,10-dodecatrien-3-ol	26.87%	34.90%

[표 3]

표 3에 따르면, 과열 증기를 이용하여 증기 추출을 하는 것이 포화 수증기를 이용하는 경우에 비하여, 휘발성 성분을 훨씬 높은 회수율로 추출할 수 있다는 것이 분명히 증명되었다.

<실험예 8>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두(원적외선 배전법으로 배전한 아라비카 커피 원두) 20kg을 분쇄한 후에, 상기 배전된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 이어서, 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체하였다. 이후, 약 180℃의 과열 증기를 약 40kg/h의 증기 부피로 상기 분쇄한 커피 원두 아래로부터 용기 내부로 연속적으로 주입하여 상기 과열 증기가 상기 분쇄된 커피 원두와 접촉되도록 하였다. 상기 과열 증기는 보일러를 이용하여 생성한 포화 수증기를 35kHz의 주파수에서 전자기 유도 가열로 가열된 금속 발열체와 접촉시켜 형성되었고, 상기 추출 용기에 직접 공급되었다. 액상의 휘발성 성분은 상기 추출 용기의 상부로부터 흘러나오는 증기를 수집하고 이를 냉각하여 회수하였다(Brix 약 1.5). 휘발성 성분을 4L 얻은 시점에 상기 과열 증기의 주입을 중단하였다. 추출 시간은 약 8분 정도였다.

다음에, 상기 휘발성 성분을 추출한 상기 분쇄된 커피 원두에 대하여, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.3의 수용성 커피 추출물 160L를 수득하였다. 추출 시간은 약 1시간 정도였다. 또한, 상기 수득한 휘발성 성분과 상기 수용성 추출물을 전량 혼합하고, 탄산수소나트륨 213g을 첨가하고, 물을 이용하여 총 부피를 425L로 조절하였다. 그 결과, Brix 1.3이고 pH 6.10인 커피 음료가 제조되었다. 상기 커피 음료를 금속 캔에 넣고 밀봉한 다음, 123℃에서 5분 동안 살균 처리하여 캔 커피 음료를 제조하였다.

<비교예 5>

명도 값(L value)이 21인 커피 원두 20kg을 분쇄한 후에, 상기 분쇄된 커피 원두를 밀봉 가능한 추출 용기에 넣었다. 상기 추출 용기 내부의 공기를 상압에서 질소로 교체한 후에, 95℃의 온수를 이용하여 물 추출법으로 Brix 3.3의 수용성 커피 추출물 160L를 수득하였다. 증기 추출은 본 비교예 5에서 수행하지 않았다. 탄산수소나트륨 213g을 상기 수득한 수용성 추출물에 첨가하고, 물을 이용하여 총 부피를 425L로 조절하였다. 그 결과, Brix 1.3이고 pH 6.10인 커피 음료가 제조되었다. 상기 커피 음료를 이용하여 실험예 8에서와 동일한 방법으로 캔 커피 음료를 제조하였다.

방향성 성분의 평가 실험 5

실험예 8 및 비교예 5의 캔 커피 음료에 대하여 전술한 방향성 성분의 평가 실험 1에서와 동일한 방법으로 GC-MS를 이용하여 평가하였다. 그 결과는 도 1e에 나타낸다. 평가 결과, 실험예 8의 캔 커피 음료에 포함된 방향성 성분의 총량이 비교예 5의 경우보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 따라서 과열 증기를 이용한 증기 추출로 얻은 액체와 수용성 커피 추출물을 혼합하여 제조된 커피 음료가 동일한 양의 커피를 사용하였으나 수용성 추출물만을 포함하는 커피 음료에 비하여 그 향기가 현저히 향상됨이 분명히 증명되었다.

기호성 원료의 검토

<실험예 9>

생 커피 원두(브라질 No.2, 아라비카) 5kg을 350℃의 과열 증기를 이용하여 배전하였다. 그 결과 명도 값이 24인 커피 원두가 얻어졌다. 상기 과열 증기는 보일러를 이용하여 생성한 포화 수증기를 35kHz의 주파수에서 전자기 유도 가열로 가열된 세라믹 발열체와 접촉시켜 형성되었고, 생 커피 원두로 채워진 배전 오븐에 공급되었다. 배전은 대기압 하에서 약 10 내지 12분 동안 수행되었다.

<비교예 6>

생 커피 원두(브라질 No.2) 5kg을 완전 열풍식 배전기(Fuji Royal사)에 넣은 다음, 프로판 가스로 가열된 뜨거운 공기를 이용하여 상기 커피 원두를 10 내지 12분 동안 배전하였다. 그 결과, 명도 값이 24인 커피 원두가 얻어졌다.

가속화된 열화 실험

실험예 9 및 비교예 6에서 배전된 커피 원두에 대하여 45℃의 대기압 하에서 1주 내지 2주 동안 방치하여 가속화된 열화 실험을 수행하였다. 하기의 분석 실험들은 1주 내지 2주 동안 상기 가속화된 열화 실험을 거친 시료 각각과, 대조군으로 사용된 신선하게 배전된 커피 원두(배전된 직후의 커피 원두)에 대하여 수행되었다.

분석 실험 1: GC-MS에 의한 향기 분석

45℃에서 2주 동안 방치된 커피 원두에 대하여, 대조군으로 사용된 신선하게 배전된 커피 원두와 비교하여 변화하지 않은 향기 성분들을 나타내는 봉우리의 개수를 결정하고, 전체 봉우리의 개수에 대한 비율을 계산하였다. 향기 성분을 측정하는데 SPME이 사용되었다. 즉, 상기 분쇄된 커피 원두에 포함된 각각의 성분들을 45℃에서 15분 동안 SPME용 수지에 흡착시키고, 상기 SPME용 수지를 GC-MS(HP6890 series)에 위치시켰다. 그 결과, 실험예 9에서는 39%의 봉우리가 남아있는데 비하여, 비교예 6에서는 17%의 봉우리만 남았다. 따라서 실험예 9에서 과열 증기를 이용하여 배전된 커피 원두가 향기 성분에 있어 시간에 따른 변화가 적은 것이 분명히 증명되었다.

분석 실험 2: 유기산 분석 및 pH 측정

배전 후 가속화된 열화 실험을 거친 실험예 9 및 비교예 6의 커피 원두 각각을 5g 분쇄한 다음, 각각의 분쇄된 커피 원두에 95℃의 온수 100mL를 넣고 5분 동안 물 추출을 수행한 후 No.2의 종이 필터로 여과하여 수용성 추출물을 수득하였다. 다음에, 이온 전도도 검출기를 가진 HPLC 분석기를 이용하여 유기산(포름산 및 초산)의 함량을 측정하였다. 또한, pH 미터를 이용하여 각각의 수용성 추출물의 pH를 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

	포름산(ppm)		초산(ppm)		pH
	실험예 9	비교예 6	실험예 9	비교예 6	실험예 9	비교예 6
배전 직후	83.81	105.42	209.22	256.57	6.22	5.66
45℃ 1주 방치	84.83	108.98	209.22	254.37	6.35	5.60
45℃ 2주 방치	84.73	110.82	-	-	6.36	5.78

표 4에 따르면, 실험예 9의 수용성 커피 추출물은 비교예 6보다 훨씬 적은 양의 포름산 및 초산을 포함하고 있어, 향기롭고 유쾌한 산성도를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 실험예 9의 과열 증기로 배전된 커피 원두는 배전 직후와 유사한 품질을 유지하고 있어 시간에 따른 변화가 억제된 것으로 나타났다. 상기 결과로부터, 과열 증기로 배전하는 것은 커피 원두의 시간에 따른 열화를 매우 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서 과열 증기를 이용하여 배전된 커피 원두에 대하여 증기 추출을 하는 경우 매우 고품질의 휘발성 성분을 얻을 수 있음을 짐작할 수 있다. 또한, 실험 자료로 제시되지 않았으나, 실험예 9 및 비교예 6의 수용성 커피 추출물 을 이용하여 캔 블랙 커피를 제조하고 유사한 가속화된 열화 실험을 수행한 경우, 실험예 9의 캔 커피는 비교예 6에 비하여 방향성 성분의 시간에 따른 변화가 적었고 유기산이 적게 형성되었으며 클로겐산의 감소율도 적은 것으로 나타났다. 가당 우유가 첨가된 캔 커피를 제조하여 유사한 가속화된 열화 실험을 수행한 경우, 실험예 9의 캔 커피가 비교예 6에 비하여 시간에 따른 우유 단백질의 변성이 적게 발생하는 것으로 나타났다.

본 발명에 따르면, 커피 원두나 차와 같은 기호성 원료로부터 고품질의 방향성 성분을 다량 포함하는 휘발성 성분을 높은 수율로 추출할 수 있고, 기호성 원료 본래의 향기와 맛이 충실하게 재현된 휘발성 성분을 추출할 수 있다. 특히, 과열 증기를 이용하여 추출하는 경우, 매우 휘발성이 강한 성분과 함께 휘발성이 낮은 성분들도 효율적으로 추출할 수 있어 매우 품질이 높은 휘발성 성분을 얻을 수 있다. 또한, 과열 증기로 배전된 커피 원두를 기호성 원료로 사용하는 경우, 커피 원두의 내부가 고르게 배전되어 휘발성 성분의 열화를 방지하고 상쾌하고 부드러운 맛을 갖는 고품질의 휘발성 성분을 제조하는데 이용될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 지식을 가진 자 또는 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

기호성 원료를 증기 추출하여 휘발성 성분을 얻는 휘발성 성분의 추출방법에 있어서, 107℃를 초과하고 500℃ 이하인 과열 증기를 상기 기호성 원료와 접촉시킨 후에 상기 접촉된 과열 증기를 회수하는 단계를 포함하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 증기 추출은 상압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 과열 증기의 온도는 140℃를 초과하고 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 기호성 원료는 배전된 커피 원두를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제5항에 있어서, 상기 커피 원두는 코페아 아라비카(Coffea arabica), C. 카네포라 바. 로부스타(C. canephora var. robusta), C. 카네포라 바. 코뉴론(C. canephora var. conulon) 및 C. 리베리카(C. liberica)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제5항에 있어서, 상기 커피 원두는 생 커피 원두를 과열 증기로 배전(roasting)하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제7항에 있어서, 상기 생 커피 원두를 배전하는데 이용되는 상기 과열 증기의 온도는 107℃를 초과하고 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제7항에 있어서, 상기 생 커피 원두를 배전하는데 이용되는 상기 과열 증기의 온도는 140℃를 초과하고 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제7항에 있어서, 상기 커피 원두는 상기 생 커피 원두 1kg 당 1 내지 30kg/h의 상기 과열 증기를 이용하여 배전되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제5항에 있어서, 상기 커피 원두는 원적외선 배전(far infrared roasting), 열풍 배전(hot air roasting), 직화 배전(direct flame roasting) 및 숯굽기 배전(charcoal roasting)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 방법을 이용하여 생 커피 원두를 배전하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제5항에 있어서, 상기 배전된 커피 원두의 명도 값(L value)은 15 내지 33인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 기호성 원료는 제조된 차의 찻잎을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제13항에 있어서, 상기 찻잎은 녹차, 우롱차, 홍차, 보리차, 율무차, 자스민차, 푸얼차(Pu-erh tea), 루이보스차(Rooibos tea) 및 허브차로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 증기 추출은 상기 과열 증기가 상기 기호성 원료와 접촉한 후에 냉각되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 증기 추출은 상기 과열 증기가 상기 기호성 원료와 접촉한 후에 냉동 건조법(Freeze-drying) 또는 스프레이 건조법(Spray-drying)으로 건조되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 증기 추출은 상기 기호성 원료 1kg 당 0.3 내지 30kg/h의 과열 증기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제17항에 있어서, 상기 증기 추출은 5분 내지 60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항에 있어서, 상기 증기 추출은 밀폐된 용기 안에서 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제19항에 있어서, 상기 밀폐된 용기의 내부는 불활성 가스로 채워지고 상기 증기 추출은 탈산소 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제20항에 있어서, 상기 증기 추출은 탈산소 상태의 물로 제조된 과열 증기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분 추출 방법.
제1항의 휘발성 성분 추출 방법에 의해 얻어지는 휘발성 성분.
제22항에 있어서, 상기 기호성 원료에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 얻어지는 고형분을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 성분.
제22항에 따른 휘발성 성분을 포함하는 음식물.
제24항에 있어서, 상기 음식물은 커피 음료, 차 음료, 우유 음료, 디스펜서용의 농축 추출물, 인스턴트 커피 또는 인스턴트 차인 것을 특징으로 하는 음식물.
제24항에 있어서, 증기 추출한 후에 기호성 원료를 물 추출하여 얻어지는 수용성 추출물을 포함하는 음식물.
제24항에 있어서, 증기 추출되지 않은 동일한 종류의 기호성 원료를 물 추출하여 얻어지는 수용성 추출물을 포함하는 음식물.
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