KR100910257B1 - 커피 원두 추출물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피 폴리페놀 함량이 높은 커피 원두 추출물의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커피 원두를 배전 후 분쇄, 추출, 여과 후 원심 분리하여 기존의 커피 음료보다 원두 커피 고유의 맛을 풍부하게 하고 폴리페놀이 강화되어 항산화효과, 당뇨병 예방, 혈관질환 예방 효과 등이 뛰어나 커피 음료로 적용이 가능한 커피 원두 추출물의 제조 방법에 관한 것이다.

커피, 원두, 추출, 폴리페놀, 원심분리, 배전, 분쇄, 음료

Description

커피 원두 추출물의 제조 방법{Method for preparing coffee bean extract}

본 발명은 커피 폴리페놀 함량이 높은 커피 원두 추출물의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커피 원두를 배전 후 분쇄, 추출, 여과 후 원심 분리하여 기존의 커피 음료보다 원두 커피 고유의 맛을 풍부하게 하고 폴리페놀이 강화되어 항산화효과, 당뇨병 예방, 혈관질환 예방 효과 등이 뛰어나 커피 음료로 적용이 가능한 커피 원두 추출물의 제조 방법에 관한 것이다.

커피는 오래전부터 국내외에서 여러 형태로 유통되어 왔다. 특히 커피 음료는 근대화되면서 주로 캔의 형태로 일본에서 발전 되기 시작하였으며 국내에서도 여러 기업에서 캔, 컵 등의 다양한 용기 형태로 제품이 출시, 유통되어 왔다. 일반적으로 커피 음료는 주로 인스턴트 커피와 분유류를 혼합하여 출시한 것이 대부분이어서 풍부한 원두 커피 고유의 맛을 제대로 살리지 못하고 있다.

커피의 성분 중 폴리페놀은 방향족 히드록시기를 2 개 이상 가진 화합물로써 생체 내에서 활성산소에 노출되어 손상되는 DNA의 보호나 세포구성 단백질 및 효소를 보호하는 항산화 능력이 커서 다양한 질병에 대한 위험도를 낮춘다. 식품 내 대표적인 폴리페놀로는 녹차의 카테킨류, 과일의 안토사이닌류, 대두에 존재하는 이소플라본류, 카카오 폴리페놀 등이 있으며, 커피에는 클로로겐산을 들 수 있다.

이러한 폴리페놀의 주요 효능은 발암 억제효과, 돌연변이 억제효과, 항산화 작용효과, 해독작용효과, 콜레스테롤 저하효과, 충치예방효과, 골다공증 예방효과, 노인성 골절 예방효과, 당뇨병 예방 효과, 혈관계 질환 예방효과, 갱년기질환 예방효과 및 치료효과, 월경 증후군 예방 및 치료효과 등이 있다. 그러나 이러한 폴리페놀을 건강 보조 식품이 아닌 음료로써 간편하게 섭취하기에 많은 제약이 따랐다.

이에, 본 발명자들은 우수한 효능이 있는 폴리페놀의 함량을 높이면서 커피의 깊은 맛을 살리는 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 커피 원두를 배전하고 분쇄한 후 주정을 이용하여 폴리페놀 함량을 높인 커피 원두 추출물을 얻으며 커피 음료 제조 공정을 개선하여 원두 커피의 깊은 맛을 유지 할 수 있게 되었다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 맛과 향이 깊으며, 폴리페놀의 함량을 증가시킨 커피 원두 추출물의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기한 커피 원두 추출물을 이용한 커피 음료를 제공하는데 또다른 목적이 있다.

본 발명은, 아라비카종의 커피 원두 배전도(L값) 60 ~ 70 도로 배전하고 분쇄하는 단계: 상기 배전된 커피 원두를 3 ~ 12 중량배량의 주정으로 추출하여 추출액을 얻는 단계: 및 상기 추출액을 여과 후 10000 ~ 20000 rpm 으로 4 ~ 8 분 동안 원심 분리하는 단계를 포함하여 이루어진 폴리페놀 함량이 15 ~ 20 % 함유된 커피 원두 추출물의 제조 방법에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조한 커피 음료에 또 다른 특징이 있다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

커피 폴리페놀(클로로겐산)은 고온에 장시간 노출되면 열분해 반응으로 인해 그 함량이 소실되기 때문에 커피 폴리페놀의 함량이 높은 추출물을 얻기 위해서는 커피 원두의 선별이 중요하다. 본 발명에서는 향과 맛이 우수한 아라비카종을 커피 원두로 선택하였으며, 상기 아라비카종 커피 원두로 모카, 탄자니아산, 콜롬비아산, 온두라스산 및 브라질 산 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 그중에서도 폴리페놀의 함량이 높은 콜롬비아산을 사용하는 것이 본 발명의 목적 달성에 효과적이다.

다음 표 1은 커피 원두 원산지 및 품종별 폴리페놀의 함량을 비교한 것이다.

구분	로부스타	아라비카
원산지	인도네시아	모카	탄자니아	콜롬비아	온두라스	브라질
폴리페놀함량(%)	20.4	14.5	13.5	16.6	15.0	16.4

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 로부스타종이 아라비카종 보다 폴리페놀의 함량은 우수하지만 쓴맛이 강하고 커피고유의 향미가 떨어지기 때문에 고급종인 아라비카을 사용하였다.

이러한 본 발명의 커피 원두 추출물의 제조 방법을 각 제조 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 먼저 커피를 상기에서 기술한바 같이 선별 후 커피 원두를 배전도(L값) 60 ~ 70 도로 배전을 한다. 상기 배전도 값이 60 도 미만 시 폴리페놀의 함량이 떨어지게 되며, 70 도 초과 시 생취가 발생하는 문제점이 발생한다. 본 배전 단계는 커피 제조에 있어서 기본적인 단계이지만, 배전 온도와 배전 시간 조건에 의해 추출되는 폴리페놀의 함량이 달라질 수 있다. 이에 본 발명에서 커피원두의 배전 온도가 150 ~ 180 ℃, 배전 시간은 2 ~ 10 분인 조건에서 배전하는데, 상기 배전 온도가 150 ℃ 미만 시 추출 후 보관 시 침전이 발생하고, 200 ℃ 초과 시 폴리페놀의 함량이 줄어드는 문제점이 발생하였다. 상기 배전 시간이 2 분 미만 시 배전된 원두를 가공할 때 고르게 분쇄되지 않는 어려움이 발생한다.

그리고 상기 배전 후에는 분쇄를 한다. 분쇄는 추출하기 24 시간 이내에 진행하는 것이 좋은데, 그 이유는 시간이 지날수록 휘발성 향기성분이 소실되고 커피의 지방과 공기 중의 산소와 반응하여 커피 고유의 풍미가 손실되기 때문이다. 분쇄는 당 분야에서 사용하는 방법으로 그 방법을 특별히 한정하지 않는다.

그 다음으로 상기 배전된 커피 원두를 3 ~ 12 중량배량의 주정으로 추출하여 추출액을 얻는데, 주정 중에서도 60 ~ 80 % 농도의 주정을 사용하는 것이 폴리페놀 추출에 있어서 보다 효과적이다. 상기 추출시에 사용되는 주정의 사용량은 커피 원두 중량에 대하여 1 ~ 15 중량배량을 사용하는데 주정의 사용함량 범위를 벗어날 때 추출액 내에서의 폴리페놀 성분이 적게 추출되는 문제점이 발생할 수 있다.

그 다음으로 상기에서 추출한 커피 원두 추출액을 여과 후 10000 ~ 20000 rpm 속도로 4 ~ 8분 동안 원심 분리하는데, 상기 원심분리 속도가 10000 rpm 미만 시 불용성고형분이 잔존하여 침전이 발생하고, 20000 rpm 초과하게 되면 과도한 원심분리로 인하여 커피 풍미가 감소하며 상기 시간이 상기 시간이 벗어나는 경우 폴리페놀의 함량이 떨어지는 문제점이 발생한다.

이상에서 서술한 바와 같은 방법으로 제조된 커피 원두 추출물은 폴리페놀 함량이 15 ~ 20 %로 그 함량이 높고, 커피의 깊은맛을 갖는다.

본 발명의 제조 방법을 거친 커피 원두 추출물을 사용한 커피 음료는 폴리페놀 함량이 15 ~ 20 %로 강화되어 발암 억제효과 등을 얻을 수 있으며 원두 커피의 깊은 맛을 유지할 수 있다.

본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

콜롬비아산 아라비카종 커피 원두를 170 ℃에서 5 분간 배전하였다.

커피 원두 1 Kg에 대하여 60 % 농도의 주정 10 Kg을 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하였다. 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간 동안 추출을 실시 하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차 및 2 차 추출액을 모아서 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6 분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

실시예 2

콜롬비아산 아라비카종 커피 원두를 170 ℃에서 5 분간 배전하였다.

커피 원두 1 Kg에 대하여 70 % 농도의 주정 10 Kg을 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하였다. 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간 동안 추출을 실시 하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차 및 2 차 추출액을 모아서 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6 분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

실시예 3

콜롬비아산 아라비카종 커피 원두를 170 ℃에서 5 분간 배전하였다.

커피 원두 1 Kg에 대하여 80 % 농도의 주정 10 Kg을 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하였다. 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간 동안 추출을 실시 하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차 및 2 차 추출액을 모아서 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6 분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

비교예 1

콜롬비아산 아라비카종 커피 원두를 170 ℃에서 5 분간 배전하였다.

커피 원두 1 Kg에 대하여 80 ℃ 열수 10 Kg을 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하였다. 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간 동안 추출을 실시 하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차 및 2 차 추출액을 모아서 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6 분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

비교예 2

콜롬비아산 아라비카종 커피 원두를 200 ℃에서 5 분간 배전하였다.

커피 원두 1 Kg에 대하여 60 % 농도의 80 ℃ 열수 10 Kg을 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하였다. 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간 동안 추출을 실시 하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차 및 2 차 추출액을 모아서 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6 분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법에 의한 시험 후 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

비교예 3

배전을 실시하지 않은 콜롬비아산 아라비카종 커피 원두 1 Kg에 대하여 70 % 농도의 주정을 10 중량배량 사용하여 70 ℃에서 6 시간 추출하고 상온에서 필터를 사용하여 여과하고 1 차 추출하며, 1 차 추출한 원두를 다시 60 ℃에서 6 시간동안 추출을 실시하여 상온으로 냉각한 후 2 차 추출액을 얻었다.

1 차, 2 차 추출액을 원심 분리기로 15000 rpm 으로 6분 동안 원심 분리 후 감압 농축하여 50˚ Brix 로 농축하였다. 아래 시험 방법 1에 의한 시험 후 결과를 표 2 에 나타내었다.

<시험방법 >

1. 폴리페놀 함량 측정 : 포린-데니스(Folin-Denis) 방법에 의하여 측정하였다.

2. 신맛 : 커피음료를 평소에 즐겨 마시거나 커피 제품 개발경험이 있는 유경험자 20 명을 선택하여 각 항목에 따라 선호하는 정도를 5 점 척도법 으로 조사하였다. 기준치는 3.0 이상인 경우 합격 처리 하였다.

3. 쓴맛 : 커피음료를 평소에 즐겨 마시거나 커피 제품 개발경험이 있는 유경험자 20 명을 선택하여 각 항목에 따라 선호하는 정도를 5 점 척도법 으로 조사하였다. 기준치는 3.0 이상인 경우 합격 처리 하였다.

4. 향미 : 커피음료를 평소에 즐겨 마시거나 커피 제품 개발경험이 있는 유경험자 20 명을 선택하여 각 항목에 따라 선호하는 정도를 5 점 척도법 으로 조사하였다. 기준치는 3.0 이상인 경우 합격 처리 하였다.

5. 커피감 : 커피음료를 평소에 즐겨 마시거나 커피 제품 개발경험이 있는 유경험자 20 명을 선택하여 각 항목에 따라 선호하는 정도를 5 점 척도법 으로 조사하였다. 기준치는 3.0 이상인 경우 합격 처리 하였다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
폴리페놀함량(%)	19.0	16.7	17.0	10.0	9.1	9.5
신맛	3.8	3.5	3.8	2.5	2.5	2.6
쓴맛	3.3	3.1	3.0	1.5	1.7	2.0
향미	4.0	3.5	3.3	1.7	2.0	2.2
커피감	3.7	3.3	3.8	2.1	2.0	1.9

상기에서 추출한 커피 원두 추출물을 이용하여 커피 음료를 제조할 수 있는 바 제조 방법은 먼저 상기에서 제조한 폴리페놀이 15 ~ 20% 인 커피 추출물 30 ~ 70 중량% 에 물 30 ~ 70 중량% 을 혼합하고, 커피 원두 추출액에 잔존하는 이물질을 제거를 위해 여과망(50 ~ 200 Mesh)을 통과 시킨 후 20 ℃로 냉각 공정을 거친 다음 원심분리기를 이용하여 10,000 rpm으로 원심분리를 실시하였다.

그리고 균질압력을 180 Bar로 균질 공정을 거치고 플레이트 타입 열교환기를 이용하여 80 ℃로 살균 공정을 실시하고 충전기로 용기에 주입하고 밀봉하였다.

레토르트 살균을 실시하는데 살균 정도는 F₀ 10 ~ 40 정도로 실시하고 살균 후 냉각(45 ℃) 시키고 제품 중량 검사를 거친 후 포장하여 원두커피 음료 제품을 완성하였다.

상기 물 이외에 80 ~ 90 ℃의 열수를 사용하여 추출한 커피 추출물, 설탕, 우유, 항료, L-아스코르빈산 및 탄산수소나트륨 등을 필요에 따라 함유하여 제조할 수 있다.

상기에서 추출한 폴리페놀 함량이 15 ~ 20 %인 커피 원두 추출물에 80 ~ 90 ℃의 열수를 사용하여 추출한 커피 추출물을 혼합하여 커피 음료 제조 시엔 저온추출(5 ~ 35 ℃)과 고온추출(90 ~ 100 ℃)단계를 거치는데, 저온추출 시 상기 온도 범위에서 진행 하는 것이 원하는 향을 발현할 수 있게 추출이 용이하며 원하는 향을 발현할 수 있다. 그리고 고온 추출 시 온도 범위가 벗어나는 경우 과도한 쓴맛과 탄 냄새가 발생하는 문제점이 발생한다.

제조예

실시예 1로 제조한 커피 폴리페놀(클로로겐산) 함량이 19 %인 커피 원두 추출물(58˚ Brix로 농축된) 40 중량%, 백설탕 10 중량%, 탄산수소나트륨 0.03 중량%, L-아스코브린산 0.03 중량%, 물 59,94 중량%를 10000 rpm 속도로 교반하여 커피 음료를 제조 하였다.

비교제조예 1

비교예 1로 제조한 커피 폴리페놀(클로로겐산) 함량이 10 %인 커피 원두 추출물(58˚ Brix로 농축된) 40 중량%, 백설탕 10 중량%, 탄산수소나트륨 0.03 중량%, L-아스코브린산 0.03 중량%, 물 59,94 중량%를 10000 rpm 속도로 교반하여 커피 음료를 제조 하였다.

비교제조예 2

비교예 2로 제조한 커피 폴리페놀(클로로겐산) 함량이 9.1 %인 커피 원두 추출물(58˚ Brix로 농축된) 40 중량%, 백설탕 10 중량%, 탄산수소나트륨 0.03 중량%, L-아스코브린산 0.03 중량%, 물 59,94 중량%를 10000 rpm 속도로 교반하여 커피 음료를 제조 하였다.

비교제조예 3

비교예 3으로 제조한 커피 폴리페놀(클로로겐산) 함량이 9.5 %인 커피 원두 추출물(58˚ Brix로 농축된) 40 중량%, 백설탕 10 중량%, 탄산수소나트륨 0.03 중량%, L-아스코브린산 0.03 중량%, 물 59,94 중량%를 10000 rpm 속도로 교반하여 커피 음료를 제조 하였다.

상기에서 원두 커피 음료를 제조 후 다음과 같이 관능평가를 실시하였다.

<관능평가 방법>

1. 커피 음료 제조 : 커피 고형분 함량은 0.6 %로 동일하게 조절한 후 설탕을 4 g 첨가 하여 물로 총량이 100 g이 되도록 조절 하였다.

2. 관능 평가 대상 : 커피음료를 평소에 즐겨 마시거나 커피 음료 제품 개발 유경험자 20 명을 선택하여 실시하였다.

3. 관능 평가 방법 : 각 항목에 따라 선호하는 음료 타입을 순위법으로 조사 실시 하였다. 숫자가 낮을 수록 선호도가 높은 것을 의미 한다.

커피음료 공정 조건별 관능 평가 실험 결과

구 분	제조예	비교제조예 1	비교제조예 2	비교제조예 3
전체적인 맛	33	50	47	70
커피고유의 향	30	52	45	73
커피고유의 쓴맛	45	44	51	56
커피고유의 신맛	42	43	52	58

종합하면 상기 표 3 에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제조 방법으로 제조한 폴리페놀 강화 커피 추출물을 함유한 커피 음료가 전체적인 맛과 향이 뛰어나다는 것을 확인할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제조 방법으로 제조한 원두 커피 추출물은 항산화 작용이 우수한 폴리페놀의 함량이 강화되었으며 이를 이용하고 공정을 개선한 원두커피 음료의 관능(맛, 향기 등)도 일반적인 방법으로 제조된 커피 음료 보다 향상되어 폴리페놀이 강화되고 품질 개선된 원두커피 음료 제조에 적용이 가능하다.

Claims (3)

1) 아라비카종의 커피 원두를 배전도(L값) 60 ~ 70 도로 배전하고 분쇄하는 단계;

2) 상기 배전된 커피 원두를 3 ~ 12 중량배량의 주정으로 추출하여 추출액을 얻는 단계; 및

3) 상기 추출액을 여과 후 10000 ~ 20000 rpm 으로 4 ~ 8 분 동안 원심분리 하는 단계를 포함하여 이루어진 폴리페놀 함량이 15 ~ 20 % 함유된 커피 원두 추출물의 제조 방법.

제 1 항에 있어서,

상기 아라비카종의 커피 원두는 모카, 탄자니아산, 콜롬비아산, 온두라스산 및 브라질 산 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 커피 원두 추출물의 제조 방법.

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