KR101544596B1 - 커피 원두 분말의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피원두 분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 커피원두 분말의 제조방법에 따르면 커피 로스팅 시 투입되는 에너지 사용량을 현저하게 절감할 수 있고, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 커피원두 분말은 외관 및 맛을 포함한 관능이 우수한 효과가 있다. 따라서 에너지 절감을 통한 저탄소화 기술을 이용한 환경 및 에너지 산업분야의 발전에 효과적으로 이바지 할 수 있다.

Description

커피 원두 분말의 제조방법{METHOD FOR ROASTING COFFEE BEAN}

본 발명은 커피원두 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.

커피는 커피나무의 열매를 볶아서 만든 것으로 카페인을 함유하고 있고 독특한 향기가 있어 세계적으로 음용되는 기호 식품이다. 커피나무 열매(cherry)속의 씨앗(생두, green bean)을 볶은 것을 원두(coffee bean)라고 하고, 커피는 이러한 원두를 분쇄하고, 물을 이용하여 성분을 추출하여 만든 것이다.

최근 인공첨가물이 들어 있지 않은 원두커피의 소비가 증가하고 있고, 관세청에 따르면 국내 커피원두의 수입량은 2008년 기준, 약 3,801톤, 금액으로 33,370만 834 달러에 이르는 것으로 발표되었다.

생두에 열을 가하여 볶는 것을 로스팅(roasting) 또는 배전이라고 하고, 일반적으로 볶음 정도에 따라서 맛과 향미의 변화를 9단계로 세분화 한다. 로스팅의 온도, 시간, 속도 등에 따라 커피맛이 달라지는데, 보통 시나몬 로스팅(cinnamon roasting)까지는 신맛이 강하다. 좀 더 로스팅이 진행되면 캐러멜화가 진행되면서 생두는 짙은 갈색을 띠게 되고, 풀시티 로스트(full city roasting)에 이르면 옅은 신맛, 단맛이 감도는 풍부한 향미를 나타나게 된다. 프렌치 로스트(French roasting) 이후에는 신맛은 것의 없어지고 쓴맛을 느끼게되며, 그 이상 로스팅 할 경우 탄맛, 탄향이 난다.

일반적으로 로스팅 과정은 전처리, 예열, 생두 투입, 생두 가열 및 냉각의 과정을 순서대로 거쳐서 이루어지는데, 전처리 단계는 생두 중에서 불량한 생두를 선별하는 과정이다. 예열 단계는 로스팅 장치에서 생두를 수용하고 열을 생두에 인가할 수 있는 용기인 드럼을 200 ℃ 정도까지 미리 가열하는 과정이고, 예열된 드럼에 생두가 투입되는 투입 단계 후에, 가열 단계에서 열량이 공급된다. 가열 단계에서 교반 장치를 이용하여 생두들을 섞으면서 로스팅 할 수도 있다. 열량이 공급됨에 따라 생두들이 점차 볶아지면서 원두들로 변하는데, 원하는 정도의 색깔을 띠면 열량 공급을 종료하고 냉각 단계에 들어간다. 냉각단계에서는 차가운 공기를 공급해서 식히거나, 실온에 방치하거나, 약간의 물을 끼얹어 식히는 방법이 있다.

상기 로스팅 과정 중에서 발색과 여러 가지 향미 성분들이 생성 및 분해, 산화, 환원 등의 다양한 화학적 변화 및 중량감소, 밀도감소, 탄산가스 등의 휘발과 같은 물리적 변화도 발생한다. 로스팅 과정을 거치면서 커피 고유의 향과 맛이 만들어지며, 분쇄 및 추출에 많은 영향을 미치기에 로스팅은 커피 제조 과정에서 매우 중요한 공정으로 여겨지고 있다.

그러나 종래의 원두 로스팅 방법의 경우, 숙련된 로스터가 아니라면 원두를 균일하게 로스팅하는데 어려움이 있고, 상업용으로 주로 사용되는 반열풍 방식의 드럼식 로스터기를 이용하여 로스팅하는 경우 열 에너지의 사용이 많다는 단점이 있다.

따라서 종래 방식의 단점을 보완한 원두를 균일하게 로스팅하는 최적 로스팅 조건 및 로스팅 시 에너지의 사용을 절감할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구된다.

KR 10-2009-0078766 A

본 발명자들은 원두 커피의 제조방법에 대하여 연구 하던 중, 기존의 원두커피 제조를 위한 로스팅 공정에서 에너지의 사용과 시간을 줄일 수 있는 로스팅 방법을 이용한 원두커피의 제조방법을 발명하였고, 상기 방법에 의하는 경우 기존 방식의 로스팅 방법을 이용하여 생산한 커피와 비교하여 품질의 균일성이 확보되고, 커피 고유의 향미를 높일 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 로스팅 시 에너지의 사용을 절감할 수 있는 커피 원두분말의 제조방법 및 상기 방법을 이용하여 제조한 식품을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 생두를 분쇄하여 생두분말을 제조하는 단계 및 상기 생두분말을 로스팅 장치에서 로스팅하는 단계를 포함하는 커피원두 분말의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 커피원두 분말은 생두를 분쇄한 후, 생두분말을 로스팅하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 커피원두(coffee bean)는 생두를 로스팅 공정을 통해서 볶은 것을 의미하고, 상기 커피원두 분말은 상기 커피원두를 분쇄하여 분말형태로 한 것을 모두 포함하는 의미이다.

상기 커피는 커피나무의 열매를 볶아서 만든 것을 모두 포함하는 것으로, 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 원두를 이용하여 만든 식품, 특히 상기 원두 가루를 물로 침출하여 제조한 음료를 의미한다.

상기 생두(green bean)는 커피나무 열매(cherry) 속의 씨앗을 의미하고, 상기 커피나무 열매의 과육을 제거한 것을 모두 포함한다.

상기 커피원두 분말의 제조방법은 상기 생두분말을 제조하는 단계 전에 생두를 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 생두를 선별하는 단계는 본 발명이 속하는 분야에 있어서 통상적으로 사용되는 선별방법에 의하여 수행할 수 있고, 일 예로 깨끗한 물로 생두를 세척하고, 물에 침지하여 이물질 등의 저급한 불량 콩을 제거하는 방법으로 수행 할 수 있다. 생두를 물에 침지하는 경우 이물질과 저급한 생두가 부유되어 양질의 생두를 선별할 수 있다.

상기 커피원두 분말의 제조방법은 생두를 분쇄하여 생두분말을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 생두분말을 제조하는 단계에서 생두를 분쇄하는 방법은 본 발명이 속하는 분야에 있어서 통상적으로 사용되는 분쇄방법에 의하여 수행할 수 있다.

상기 생두분말은 평균입경이 250 ㎛ 초과 내지 710 ㎛ 이하 일 수 있고, 바람직하게는 425 ㎛ 초과 내지 600 ㎛ 이하 일 수 있다. 상기 생두분말의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우 로스팅 공정에서 열에 닿는 표면적이 넓어져 원하는 정도의 로스팅을 위해 소요되는 에너지 사용량을 현저하게 절감할 수 있고, 커피로 제조한 경우에도 고유의 맛과 풍미가 뛰어난 효과가 있다.

종래의 커피원두 분말 제조방법은 생두를 분쇄하는 단계를 거치지 않고, 열매의 과육만 제거한 콩 자체에 열을 가하는 방법으로 수행되었으나, 이러한 종래의 방법은 원두의 표면적이 작아 로스팅 과정에서 많은 양의 열이 소모되고, 원두 표면과 내부에 열전달이 고르게 이루어 지지 않아서 로스팅 품질을 안정적으로 확보할 수 없다는 어려움이 있었다.

본 발명은 구체적인 일 실시예에서 상기 생두를 분말화 한 후에 열을 가하여 로스팅하는 경우 분말화하지 않은 생두를 로스팅 하는 것에 대비하여 에너지를 약 20%(wh/g) 정도 절감할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

상기 커피원두 분말의 제조방법은 상기 생두분말을 로스팅 장치에서 로스팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 로스팅하는 단계에서 로스팅(roasting)은 생두 또는 생두분말에 열을 가하여 볶는 것으로 생두 또는 생두분말의 조직에 물리적, 화학적 변화를 일으켜 커피의 맛과 향을 만들어내는 과정을 모두 포함하여 의미하는 것으로 배전이라고도 하고, 본 발명에서는 상기 생두분말에 열을 가하여 볶는 것을 의미한다.

상기 로스팅 장치는 생두 또는 생두분말에 열을 가할 수 있는 장치라면 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 장치를 사용할 수 있고, 그 종류에 제한되는 것은 아니다.

상기 로스팅 방법은 일 예로 열을 공급하는 방법에는 드럼 용기를 가열하고, 그 전도열을 이용하여 로스팅하는 가열식 방법, 다수의 구성이 나 있는 드럼 용기에 연소 가스를 통과시켜 생두에 직접 열기를 전달함으로써 로스팅하는 직화식 방법, 다수의 구멍을 낸 내부 드럼과 구멍이 없는 외부 드럼으로 이중 드럼을 만들고 외부/내부 드럼 사이에 고온의 공기를 투입하여 내부 드럼 내의 생두에 열을 전달하여 로스팅하는 열풍식 방법 및 드럼 가열과 고온 공기 투입을 동시에 사용하여 로스팅하는 반열풍식 방법이 있고, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 이용하는 방법에 의하여 수행할 수 있는 것으로 그 종류에 제한되지 않는다.

상기 로스팅은 바람직하게는 직화식 방법에 의하여 수행할 수 있다. 상기 생두분말에 직접 열기를 더하는 직화식 방법으로 로스팅을 하는 경우 생두를 분말 형태로 로스팅하였을 때 열 전달과정에서 손실되는 에너지의 양을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 생두분말 각각에 열에너지를 더욱 고르게 전달할 수 있어, 균일하게 로스팅을 할 수 있는 효과가 있다.

상기 로스팅은 생두분말 100g에 대하여 180 ℃ 내지 250 ℃, 바람직하게는 대하여 200 ℃ 내지 240 ℃에서 수행할 수 있다. 상기 로스팅 온도가 180 ℃ 미만인 경우 너무 낮은 경우 커피의 맛과 품질을 결정하는 갈변 반응(maillard reaction)과 같은 화학적 변화가 잘 발생하지 않고, 로스팅 시간이 지나치게 길어지며, 생산된 커피의 맛과 향에 대한 관능이 낮아지는 단점이 있고, 상기 로스팅 시간이 품질이 저하되게 된다. 상기 로스팅 온도가 250 ℃를 초과하는 경우 커피생두 분말에 갈변 반응을 통한 화학적 변화가 발생하기 전에 분말이 타버릴 수 있어 탄맛과 쓴맛이 강하여 관능이 저하된 커피가 생산되는 단점이 있다.

상기 로스팅은 생두분말 100g에 대하여 180 ℃ 내지 250 ℃에서 10 분 내지 15 분, 바람직하게는 생두분말 100g에 대하여 200 ℃ 내지 240 ℃에서 10 분 내지 12 분 동안 열을 가하는 방식으로 수행할 수 있다. 커피원두의 경우 볶음 정도에 따라서 맛과 향미가 다르게 하여 제조할 수 있으나, 생두를 분말형태로 하여 로스팅하는 본원발명의 경우 상기 온도 및 시간 조건에 따라 로스팅하는 경우 생산되는 커피원두 분말의 색, 외관, 뒷맛의 강도 및 이미와 이취 강도가 종래 방법에 의한 원두커피보다 우수하여 관능적으로 뛰어난 효과를 갖는다.

종래의 로스팅은 열매의 과육만 제거한 콩 그대로의 형태에 열을 가하는 방법으로 수행되었으나, 이러한 종래의 방법은 원두의 표면적이 작아 상대적으로 로스팅 과정에서 많은 양의 열이 소모되며 원두 표면과 내부에 열전달이 고르게 이루어 지지 않아서 로스팅 품질을 안정적으로 확보할 수 없다는 어려움이 있었다. 이에 생두를 로스팅하는 과정 이전에 생두를 분말화 하고, 상기 생두분말에 열을 가하여 로스팅하는 경우 분말화하지 않은 생두를 로스팅 하는 것에 대비하여 에너지를 약 20%(wh/g) 정도 절감할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

상기 로스팅 단계는 로스팅 된 생두분말이 100g에 대하여 트리고넬린(trigonellin)을 35 내지 36 mg 포함할 때까지 로스팅하는 것일 수 있다.

상기 커피원두 분말은 커피원두 분말 100g에 대하여 트리고넬린(trigonellin)을 35 내지 36 mg 포함하는 것일 수 있다. 상기 트리고넬리은 분자량 137.14의 C₇H₇NO₂의 화학식을 갖는 물질로, 커피에서 쓴맛을 내는 물질에 해당하고, 열에 불안정하여 로스팅 온도와 시간에 따라 분해의 정도가 달라진다. 상기 생두분말을 로스팅하여 제조한 커피원두 분말에 트리고넬린이 커피원두 분말 100g에 대하여 상기 범위로 포함되어 있는 경우 종래 생두 자체를 로스팅하여 제작한 원두커피의 외관, 향 및 풍미를 유지하면서도 에너지를 약 20% 정도 절감하여 커피를 제조할 수 있다.

일 예로 볼리비아 종의 생두를 이용하여 본 발명의 제조방법에 상기 범위의 트리고넬린 수준까지 본 발명의 제조방법에 따라 제조하는 경우 더욱 관능 및 풍미가 우수한 원두커피를 제조할 수 있다.

상기 로스팅 단계는 로스팅 된 생두분말의 색도(L 값)가 19 내지 25이 될 때까지 열을 가하는 방식으로 로스팅하는 것일 수 있다.

상기 커피원두 분말은 색도(L 값)가 19 내지 25인 것일 수 있다. 생두분말이 로스팅 과정을 거치면서 갈색 또는 검은색으로 변화하는데, 이는 로스팅 과정 중에 일어나는 갈변 반응(maillard reaction)에 의해 형성되는 멜라노이딘(melanoidin)과 같은 색소 때문으로, 상기 갈변 반응에서 카라멜당, 유기산, 알데히드, 지방산 등의 커피의 맛과 향을 결정하는 성분들이 생성되기 시작한다. 따라서 상기 생두분말을 색도값 19 내지 25가 될 때까지 로스팅하면 생두 자체를 로스팅하여 제작한 원두커피의 외관, 향 및 풍미를 유지하면서도 에너지를 약 20% 정도 저감하여 커피를 제조할 수 있다.

본 발명의 커피원두 분말의 제조방법은 커피 로스팅 시 투입되는 에너지 사용량을 현저하게 절감할 수 있고, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 커피원두 분말은 외관 및 맛을 포함한 관능이 우수한 효과가 있다. 따라서 에너지 절감을 통한 저탄소화 기술을 이용한 환경 및 에너지 산업분야의 발전에 효과적으로 이바지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피원두 분말 제조방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 로스팅 장치를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

[실시예]

1. 커피원두 분말의 제조

볼리비아 오가닉 생두(Bolivia Asocafe Estate Organic)를 구입하여 불량한 생두는 골라내는 선별 작업을 거친 후 본 실험에 사용하였다. 상기 생두의 분쇄는 한일 분쇄기를 사용하였고, 생두의 로스팅은 도 2와 같은 형태로 바닥에 전열선을 깔아 열이 바닥에서 생두로 직적적으로 전달되는 직화식 방법의 로스터 장치를 이용하여 로스팅 하였다.

2. 로스팅 시간과 에너지 사용량에 따른 최적의 입경 확인

로스팅 시간 및 에너지 사용량에 따라 최적의 생두분말의 평균입경을 확인하기 위하여, 생두를 각 처리군의 평균입경이 300㎛ 초과 내지 425 ㎛ 이하(실시예 1), 425㎛ 초과 내지 500 ㎛ 이하(실시예 2), 500㎛ 초과 내지 600 ㎛ 이하(실시예 3) 및 1300 ㎛ 초과(실시예 4)가 되도록 각각 분쇄하였다.

상기 분쇄된 실시예 1의 생두분말 100 g을 200 ℃에서 9분 40초간 색도 L값이 24.30이 나오도록 로스팅하였고, 상기 실시예 2의 생두분말 100 g은 200 ℃에서 10 분간 색도 L값이 24.50이 나오도록 로스팅 하였으며, 상기 실시예 3의 생두분말 100 g은 200 ℃에서 10 분 20초간 L값이 24.40이 나오도록 로스팅 하였고, 상기 실시예 4의 생두분말 100 g을 200 ℃에서 12분간 L값이 24.25가 나오도록 로스팅하면서 소요되는 에너지 사용량을 측정하였다. 실시예 마다 각각 5회 반복 시행하고, 그 평균값을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.

처리군	평균 입경	로스팅 온도/시간	색도 (L)	에너지 사용량
실시예 1	300㎛ 초과 내지 425 ㎛ 이하	200 ℃/ 9min 40s	24.30	0.9wh/g
실시예 2	425㎛ 초과 내지 500 ㎛ 이하	200 ℃/ 10min	24.50	0.9wh/g
실시예 3	500㎛ 초과 내지 600 ㎛ 이하	200 ℃/10min 20s	24.40	1.0wh/g
실시예 4	1300㎛ 이상	200 ℃/ 12min	24.25	1.1wh/g

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예1 및 실시예2에서 에너지 사용효율이 가장 우수한 한 것을 확인하였다. 다만 425 ㎛ 이하의 분말의 경우 에너지 효율은 뛰어나나 커피 추출 시 경우 입자가 너무 작아 추출이 원활하게 일어나지 않으므로, 실시예 2의 평균입경이 425㎛ 초과 내지 500 ㎛ 이하인 생두분말을 최적의 입자로 선정하고 로스팅 조건 확립 및 에너지 절감 효율을 확인하기 위한 실험을 실시 하였다.

[시험예 1] 생두분말의 로스팅을 통한 에너지 절감효과 확인

본 발명의 제조방법의 에너지 절감 효과를 확인하고자, 미파쇄 생두를 대조군으로 하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.

대조군으로 미파쇄 생두 200g, 실시예 2-1 및 실시예 2-2로 425㎛ 초과 내지 500 ㎛ 이하의 평균입경을 갖는 생두분말 100g을 각각 준비하고, 생두 또는 생두분말은 커피로 제조시 색, 맛 및 풍미가 우수한 조건으로 확립한 색도가 19.50 내지 19.80 값을 갖고, 지표물질인 트리고넬린의 함량이 35.0 mg/100g 내지 35.5 mg/100g이 될 때까지 로스팅을 실시하고, 소요 에너지, 로스팅 시간을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

처리군	로스팅 온도/시간	트리고넬린 함량	색도 (L)	에너지 사용량
대조군	240 ℃/ 15min	35.551mg/100g	19.71	1.4 wh/g
실시예 2-1	230 ℃/ 10min	35.467mg/100g	19.75	1.1 wh/g
실시예 2-2	230 ℃/ 10min30s	35.172mg/100g	19.02	1.1 wh/g

표 2에 나타낸 바와 같이, 미파쇄 생두를 사용한 대조군의 경우 로스팅 온도가 실시예보다 높았음에도 불구하고 비슷한 수준의 원두 상태가 될 때까지 로스팅 하기 위해서는 더 많은 로스팅 시간이 소요되고, 에너지 사용량도 높았다. 그러나 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 경우 약간의 로스팅 시간의 차이에도 불구하고 대조군에 대한 에너지 절감효과는 동일하고, 대조군에 비하여 열량이 20 %의 절감되는 효과를 확인하였다. 본 실험이 생두 또는 생두분말 100g에 대하여 실시하는 것이라는 점에서 본다면 상기 열량 20% 절감 효과는 에너지 산업적인 면에서 큰 의미를 가지는 것이라 예상된다.

[시험예 2] 생두분말 로스팅 커피 관능평가

본 발명의 생두 파쇄 후 로스팅하는 최적조건을 확인하기 위하여 하기와 같은 관능평가를 실시하였다.

관능평가는 커피를 좋아하는 20대부터 40대 사이의 성인 남녀 40명을 기준으로 실시하였고, 상기 시험예 1의 방법으로 대조군 및 실시예 2-2의 방법으로 로스팅된 시료를 20g씩을 드립 방식으로 100ml 추출해서 한 사람에게 각 시료를 30ml씩 공급하였다. 관능평가의 결과는 표 3에 나타내었다.

	대조군	실시예 2-2
외관 기호도	5.4 ±1.33	6.2 ± 1.45
색의 강도	4.1 ± 1.96	6.6 ± 1.57
전반적인 기호도	5.7 ± 1.95	5.3 ± 1.60
향기 기호도	6.1 ± 1.55	4.8 ± 1.76
향기 강도	5.1 ± 1.92	4.0 ± 1.77
쓴맛 강도	4.4 ± 2.24	3.7 ± 2.21
뒷맛 강도	4.8 ± 1.94	9.7 ± 2.02
이미/이취 강도	4.1 ± 2.12	4.5 ± 2.16

상기 표 3에 나타낸 바와 같이 실시예 2-1에 의하여 제조한 커피 모두 대조군과 유사한 관능평가 결과를 가지는 것을 확인할 수 있고, 특히 외관 기호도, 색의 강도, 뒷맛 강도 및 이미/이취 강도가 대조군과 비교하여서도 우수한 것을 확인할 수 있는바, 상기 생두분말을 로스팅하여 원두커피를 제조방법의 경우 종래의 방법과 비교하여 에너지를 절감하면서도, 종래의 로스팅 방식에 의하여 생산한 커피와 비교해서 품질 및 커피 고유의 향미를 개선시킨 원두커피 분말을 제조할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

1. 생두를 분쇄하여 평균 입경 250㎛ 초과 내지 710㎛ 이하인 생두분말을 제조하는 단계; 및
   상기 생두분말 100g에 대하여 직화식 방법의 로스팅 장치에서 180℃ 내지 250℃에서 10분 내지 15분 동안 열을 가하여 로스팅하는 단계;를 포함하는, 커피원두 분말의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 커피원두 분말은 커피원두 분말 100g에 대하여 트리고넬린을 35 내지 36 mg 포함하는 것인 커피원두 분말의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 커피원두 분말은 색도(L값)가 19 내지 25인 것인 커피원두 분말의 제조방법.
6. 제1항, 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 커피원두 제조방법은 생두분말을 제조하는 단계 전에 생두를 선별하는 단계를 더 포함하는 커피원두 분말의 제조방법.

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