KR101610621B1

KR101610621B1 - 알코올 음료의 제조 방법

Info

Publication number: KR101610621B1
Application number: KR1020140086297A
Authority: KR
Inventors: 김왕준; 권영안; 홍광원; 이승주
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-04-08
Also published as: KR20160006550A

Abstract

본 발명은 알코올 음료의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 맥아를 당화시켜 맥즙을 얻고, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계; 및 상기 맥즙에 효모를 가하여 발효시키는 단계;를 포함하며, 상기 발효 단계에서 20 내지 40 kHz의 초음파를 120 내지 160W로 2시간 내지 12시간 동안 조사함으로써, 효모의 알코올 생산능을 개선하여, 알코올 음료의 생산 효율을 현저히 개선할 수 있는, 알코올 음료의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

알코올 음료의 제조 방법 {PREPARING METHOD FOR ALCOHOL BEVERAGE}

본 발명은 알코올 음료의 제조 방법에 관한 것이다.

맥주는 세계에 가장 널리 퍼진 알코올 음료이다. 맥주는 보리, 물, 홉과 효모를 이용하여 당화와 발효 과정을 거쳐 제조되는 알코올 음료이다. 맥주가 생산된 이후로 현대 맥주 양조 방법의 변화로 많은 변화가 있었다. 맥주는 원산지의 환경에 따라 독특한 특성과 향미를 가지며 다양한 형태로 변화해 왔다.

맥주 제조에 요소 중 하나인 보리는 이삭의 형태에 따라 2조 보리와 6조 보리로 구분되며 껍질이 씨알에 붙어있는 겉보리와 성숙 후 껍질이 씨알에서 잘 분리되는 쌀보리가 있다. 한국산 보리는 쌀보리와 6조 겉보리가 식용으로 소비되고 있다. 반면 2조 겉보리는 맥주용으로 전량 이용되고 있다.

맥주에 사용되는 보리의 품질 특성에는 보리알의 무게, 보리알의 크기, 추출물의 함량, 단백질 함량 및 발아력이 중요한 인자이다. 맥주 보리의 단백질 함량은 12% 이하가 좋으며, 단백질 함량이 높으면 맥주의 청징을 방해하고 혼탁을 일으킬 수 도 있다.

한국산 6조맥 겉보리는 맥주보리인 2조맥에 비해 발아력, 추출수율, 당화력이 떨어지고 맥즙의 점도가 높아 여과에 어려움이 있다. 하지만 국내에서는 6조 보리를 재배하기 적합한 환경이다. 그럼에도 불구하고, 수요 감소로 인해 2012년 겉보리 생산량은 12톤, 쌀보리 생산량은 36톤으로 전년대비 감소된 수치를 나타내고 있다. 국내 보리의 수요 증대 및 농가 경제 활성화에 기여를 위해 6조 보리의 보다 많은 연구가 필요하다

당을 이용한 알코올 발효는 생물학적인 과정이다. 이때, 가장 중요한 것은 Yeast이다. 당을 이용한 에탄올의 생성은 몇 년간 연구되어 왔고 그 생산성을 높이기 위해 많은 방법들이 적용되어 왔으나, 알코올 음료의 우수한 풍미를 유지하면서 동시에 알코올 생산능을 개선하는 기술의 개발에 대해서는 아직 미미한 실정이다.

한국공개특허 제2009-118203호에는 흑미를 이용한 알코올성 음료 또는 주류를 제조하는 방법 및 알코올성 음료 또는 주류가 개시되어 있다.

한국공개특허 제2009-118203호

본 발명은 알코올 생산능이 개선되어 발효 시간을 단축할 수 있는 알코올 음료의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 맥아를 당화시켜 맥즙을 얻고, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계; 및

상기 맥즙에 효모를 가하여 발효시키는 단계;를 포함하며,

상기 발효 단계에서 20 내지 40 kHz의 초음파를 120 내지 160W로 2시간 내지 12시간 동안 조사하는, 알코올 음료의 제조 방법.

2. 위 1에 있어서, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계는 홉 총 중량 중 40 내지 60중량%의 홉을 첨가하고 5 내지 10분간 가열하는 제1 단계; 상기 제1 단계를 거친 맥즙에 홉 총량 중 20 내지 30중량%의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 더 가열하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계를 거친 맥즙에 잔량의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 더 가열하는 제3 단계를 포함하는, 알코올 음료의 제조 방법.

3. 위 1에 있어서, 상기 초음파의 조사는 2시간 내지 6시간 동안 수행되는, 알코올 음료의 제조 방법.

4. 위 1에 있어서, 상기 초음파의 조사는 배스 타입(bath type)의 초음파 발생 장치를 사용하여 수행되는, 알코올 음료의 제조 방법.

5. 위 4에 있어서, 효모를 가하는 맥즙의 점도는 1.5 내지 2.5cP인, 알코올 음료의 제조 방법.

6. 위 4에 있어서, 상기 배스 타입의 초음파 발생 장치에 사용되는 용매의 점도는 1.0 내지 1.5cP인, 알코올 음료의 제조 방법.

7. 위 4에 있어서, 맥즙과 용매의 부피비는 1: 4 내지 8인, 알코올 음료의 제조 방법.

8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 알코올 음료.

9. 위 1에 있어서, 맥주 또는 맥주맛 음료인, 알코올 음료.

10. 위 9에 있어서, 상기 맥주는 상면 발효 맥주 또는 하면 발효 맥주인, 알코올 음료.

본 발명의 알코올 음료의 제조 방법은 발효시에 특정 조건의 초음파 처리를 수행함으로써, 효모의 활성이 개선되어 알코올 생산능이 개선된다. 이에 따라 발효 시간을 단축할 수 있으므로, 알코올 음료의 생산 효율을 현저히 개선할 수 있다.

도 1은 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 비중 변화를 나타낸 것이다.
도 2는 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 밝기 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 밝기 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 적색도 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 적색도 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 황색도 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 발효시 초음파 처리 여부에 따른 맥즙의 황색도 변화를 나타낸 것이다.
도 8은 발효시 초음파 처리에 따른 자유 아미노 질소 함량의 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 발효시 초음파 처리에 따른 자유 아미노 질소 함량의 변화를 나타낸 것이다.
도 10은 발효시 초음파 처리에 따른 발효액 내 환원 당량을 나타낸 것이다.
도 11은 발효시 초음파 처리에 따른 알코올 함량을 나타낸 것이다.

본 발명은 맥아를 당화시켜 맥즙을 얻고, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계; 및 상기 맥즙에 효모를 가하여 발효시키는 단계;를 포함하며, 상기 발효 단계에서 20 내지 40 kHz의 초음파를 120 내지 160W로 2시간 내지 12시간 동안 조사함으로써, 효모의 알코올 생산능을 개선하여, 알코올 음료의 생산 효율을 현저히 개선할 수 있는, 알코올 음료의 제조 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명의 일 구현예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 맥아를 당화시켜 맥즙을 얻고, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열한다.

맥아는 당 분야에 공지된 방법에 의해 보리를 침맥, 발아 및 배조하는 단계를 포함하는 공정을 거쳐 제조된 것이다.

맥아를 얻기 위해 사용될 수 있는 보리는 특별히 한정되지 않고 당 분야에 널리 사용되는 2조맥 또는 6조맥 보리가 제한 없이 사용가능하나, 후술할 초음파 처리 조건에 의한 효과를 극대화하기 위해서 바람직하게는 국내산 6조맥 보리, 보다 바람직하게는 국내산 6조맥 다향 겉보리를 사용할 수 있다.

홉을 가하고 가열하는 단계는 전체 홉을 한번에 다 가하여 수행될 수도 있고, 홉을 소정량으로 나누어서 첨가하는 다단계로 수행될 수도 있다.

다단계로 수행하는 경우 예를 들면, 홉을 40 내지 60중량%, 20 내지 30중량% 및 20 내지 30중량%로 나누어 첨가할 수 있다. 구체적으로 홉 총 중량 중 40 내지 60중량%의 홉을 첨가하고 5 내지 10분간 가열하고, 이후에 홉 총량 중 20 내지 30중량%의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 가열한 후에, 잔량의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 더 가열할 수 있다. 이와 같은 조건으로 가열 단계를 다단계로 수행하는 경우, 이로부터 제조된 맥주의 풍미가 우수하다.

상기 가열된 맥즙은 냉각되고, 이후에 상기 맥즙에 효모를 가하여 발효시킨다.

맥즙은 15 내지 25℃의 온도로 냉각될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

냉각된 맥즙은 점도가 1.5 내지 2.5cP일 수 있다. 점도가 1.5cP 미만이면 제조된 음료의 풍미가 현저히 떨어지고, 점도가 2.5cP 초과이면 제조된 음료가 혼탁해지고, 점도가 높아 후술할 조건에 의해 조사되는 초음파가 효모에 충분히 전달되기 어렵다. 또한, 초음파의 충분한 전달을 위해 후술할 범위를 벗어나 더 강한 주파수 및 출력으로 초음파를 조사한다고 하더라도 맥즙의 높은 점도에 의해 초음파가 균일하게 전달되지 않아 초음파가 과조사되는 부위의 효모는 사멸하고, 충분히 조사되지 않는 부위의 효모에 대해서는 효과가 미미하다.

효모는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 액상 효모와 고상 효모가 제한 없이 사용가능하나, 액상 효모가 맥즙 내에서 보다 균일하게 분산되어 초음파가 균일하게 조사될 수 있다는 점에서 바람직하다.

효모의 접종량은 특별히 한정되지 않으며, 액상 효모를 사용하는 경우를 예를 들면 맥즙 1리터에 대하여 0.5 내지 3ml, 바람직하게는 1 내지 2.5ml의 액상 효모를 접종할 수 있다.

본 발명의 알코올 음료의 제조 방법은 발효 단계에서 초음파 처리를 수행한다. 발효시에 초음파 처리를 수행함으로써 효모의 활성이 촉진되어 효모의 환원당 이용성 및 알코올 생산성이 증가하게 된다. 이에 따라 발효 시간을 단축할 수 있으므로 현저히 개선된 효율로 알코올 음료를 제조할 수 있다.

초음파 처리는 상온(예를 들면 15 내지 25℃)에서 수행될 수 있다.

초음파 처리에 사용되는 초음파로는 20 내지 40kHz의 주파수를 갖는 초음파를 사용한다. 주파수가 20kHz 미만이면 효모의 활성 촉진 효과가 미미하고, 40kHz 초과이면 효모가 사멸하여 활성이 저해된다. 또한, 효모가 과도한 스트레스로 단백질 분해 효소를 보다 과량으로 생산하여 단백질이 더 많이 분해되므로, 제조되는 맥주의 쓴맛이 저하되고, 거품 안정성이 떨어져 거품이 쉽게 없어진다.

초음파의 출력은 120 내지 160W이다. 출력이 120W 미만이면 효모의 활성 촉진 효과가 미미하고, 160W 초과이면 효모가 사멸하여 활성이 저해된다. 또한, 효모가 과도한 스트레스로 단백질 분해 효소를 보다 과량으로 생산하여 단백질이 더 많이 분해되므로, 제조되는 맥주의 쓴맛이 저하되고, 거품 안정성이 떨어져 거품이 쉽게 없어진다.

초음파는 2 내지 12시간 동안 조사될 수 있다. 조사 시간이 2시간 미만이면 효모의 활성 촉진 효과가 미미하고, 12시간 초과이면 효모가 과도한 스트레스로 단백질 분해 효소를 보다 과량으로 생산하여 단백질이 더 많이 분해되므로, 제조되는 맥주의 쓴맛이 저하되고, 거품 안정성이 떨어져 거품이 쉽게 없어진다. 효모의 사멸을 억제하여 활성을 최대화한다는 점에서 바람직하게는 2 내지 6시간 동안 조사될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 처리는 배스 타입(bath type)의 초음파 발생 장치를 사용하여 수행된다.

배스 타입의 초음파 발생 장치는 초음파 발생용 진동자, 진동자 구동용 발진기 및 피조사 대상을 담는 배스를 포함하는 초음파 발생 장치로서, 이를 사용하면 초음파가 조사 대상 물체에 직접 전달이 되는 것이 아니라, 배스에 담긴 용매를 통해 조사 대상 물체로 전달이 된다.

배스 타입의 초음파 발생 장치는 초음파가 배스에 담긴 용매를 통해 조사 대상인 시료로 전달되므로, 초음파를 직접 조사하는 경우에 초음파 발생 장치에서 금속 등의 이물질이 분리되어 시료로 혼입되는 문제가 발생하지 않고, 또한 시료를 완전히 밀봉 가능하여 맥주의 향미를 부여하는 휘발성 성분의 보존이 용이하다는 점에서 초음파를 직접 시료에 조사하는 초음파 프로브에 비해 장점이 있다.

사용 가능한 용매로는 물, 알코올, 메탄올 등을 예로 들 수 있고, 이 중 1 내지 1.5cP의 점도를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 용매의 점도가 1.5cP를 초과하면 전술할 조건에 의해 조사되는 초음파가 효모에 충분히 전달되기 어렵다. 또한, 초음파의 충분한 전달을 위해 후술할 범위를 벗어나 더 강한 주파수 및 출력으로 초음파를 조사한다고 하더라도 용매의 높은 점도에 의해 초음파가 균일하게 전달되지 않아 초음파가 과조사되는 부위의 효모는 사멸하고, 충분히 조사되지 않는 부위의 효모에 대해서는 효과가 미미하다.

맥즙과 용매의 부피비는 예를 들면 1: 4 내지 8일 수 있다. 용매의 부피가 맥즙의 4배 미만이면 초음파가 강하게 전달되어 효모가 사멸할 수 있다. 또한, 보다 약한 주파수 및 출력으로 초음파를 조사한다고 하더라도 용매량이 너무 적어 효모에 초음파가 균일하게 전달되기 어려운 문제가 있다. 8배 초과이면 초음파 조사에 의한 효과가 미미할 수 있다.

본 발명에 따른 배스 타입의 초음파 발생 장치는 전술한 초음파 조사 조건을 만족할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 당 분야에 공지된 배스 타입 초음파 발생 장치를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 와이즈클린 사의 초음파 세척기를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 알코올 음료는 맥주 또는 맥주맛 음료일 수 있다. 상기 맥주는 상면발효 맥주 또는 하면발효 맥주일 수 있다. 하면발효 맥주의 예로는 라거, 드리프트, 필스너 등일 수 있다. 상면발효 맥주의 예로서는 에일, 포터, 스타우트 등일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.

실시예1 . 맥주에 적합한 국산 보리의 선택

1. 시료의 준비

2012년 전북 익산에서 수확된 6조맥 겉보리인 다향보리 국내산 보리를 이용하여 맥주제조를 위한 제맥, 당화, 발효를 순차적으로 3반복 진행하였고, 각 스텝의 적성평가를 위한 분석 3 회 반복 실시하였다.

2. 제맥 공정

제맥은 Automatic Micromalting Systems (Phoenix Biosystems Co., Australia)을 이용하였다. 침맥(Steeping)과 발아(Germination), 배조(Kilning)의 3단계로 진행이 되었다. 침맥은 15℃에서 wet steeping과 dry steeping을 3회 반복하여 실시하였으며, 발아는 16℃에서 총 5일간 보리를 발아시킨 후 제근하여 사용하였다. 배조는 처음 30분간 45℃를 유지한 후, 65℃까지 각 5℃의 온도 구간별 온도 증가속도를 점차 감소시킨 다음, 85℃까지는 온도 증가속도를 점차 크게 하여 제맥하였다(Chemists, A.S.O.B.). 제조된 맥아는 Drum mill(Malt Drum Mill, Jeil Industry Co., Seoul, Korea)을 이용하여 1 mm의 간극으로 분쇄하였다.

3. 당화 공정

맥아를 EBC Congress mash법에 따라 당화하였다. 곱게 분쇄한 맥아 50 g을 45℃, 200 mL의 증류수에 잘 섞은 다음 45℃에서 30 분간 당화 시킨 후 25분간 1℃/min의 속도로 온도를 증가시켜 맥즙의 온도를 70℃가 되게 하였다. 그 후 70℃의 증류수 100 mL를 첨가하여 70℃를 유지하면서 1시간 더 당화시켰다. 당화가 완료되면 20℃로 맥즙을 식히고 증류수를 첨가하여 무게를 450 g로 맞춘 후 주름진 여과지 No.597 1/2(Whatman, Germany)를 이용하여 여과한 후 사용하였다.

4. 발효 공정

맥즙에 홉을 1/2, 1/4, 1/4로 3회 나누어 넣으며, 각각 10분, 5분, 5분씩 끓여 주었다. 이후 맥즙의 온도를 20℃가 될 때까지 급속 냉각시켰다. 냉각된 맥즙의 점도는 1.9cP였다.

그 후 알코올 도수 예측 및 당화의 정도를 파악하기 위한 초기 비중을 측정하였다. 여기에 미리 증식한 효모를 주입한 뒤, 공기 차단기를 설치하여 20℃에서 4일간 1차 발효를 실시하였다.

효모로는 액상 효모(Hefeweizen Ale Yeast WLP300, 화이트랩)를 사용하였고, 맥즙 1L 대비 1.84ml의 부피로 첨가하였다.

1차 발효 중 2일차부터 초음파를 조사하였다. 발효액은 공기차단기로 밀봉하여 플라스크에 담았다. 초음파는 40 kHz의 ultrasonic bath(Wise Clean, Seoul)에서 진행되었다. 발효액은 bath sonicator에서 출력을 100W, 120W, 160W, 180W로 조절하였으며, 각 출력마다 duty cycle을 10%, 25%, 50%이 되게 하였다. 용매로는 점도 1cP의 물을 사용하였고, 맥즙과 물의 부피비는 1: 6으로 하였다.

1차 발효 후 만들어진 young beer를 병입한 후 15℃의 온도에서 7일간 2차 발효를 시켜 숙성시켰다.

5. 측정 방법

발효 적성 평가를 위한 비중의 변화는 비중계(200-DK-6, DeaKwang, Seoul, Korea)를 이용하였다. 알코올 함량은 식품공전 상에 제시되어 주류분석규정을 기준으로하여 알코올 증류 장치를 이용하여 측정하였다. 알코올을 증류시킨 후 주정계(211-DK-12, DeaKwang, Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였으며, 이를 주정분 온도 환산표를 통해 알코올 함량을 환산하여 예측하였다.

쓴맛은 ASBC를 기준으로 하였으며, 맥주를 거품의 손실이 없도록 가스를 제거하여 20℃로 조절하여 원심분간에 10 mL를 취한 후 6N 염산 0.5 mL과 iso-octane 20mL를 가하여 밀봉한 다음 진탕하였다(250 rpm, 15min). 3000 rpm에서 3분간 원심분리 후 iso-octane 층을 취해 275 nm에서 흡광도(A)를 측정한 후 BU(Bitterness Unit= 50ⅩA)로 산출하였다. 환원당의 함량은 DNS법에 의하여 분석하였다.

색도의 변화는 색도계(CR-300, Minolta Co., Ltd., Osaka, Japan)를 사용하였으며, Hunter L(lightness), a(redness), b(yellowness)의 값을 측정하여 이에 대한 변화 양상을 각 품종별 비교를 통해 분석하였다.

자유 아미노 질소 함량 변화 측정은 AOAC에 제시된 방법을 기준으로 하였다. 맥주 발효 일수마다 2 mL를 취하여 1mL ninhydrine를 첨가한 뒤 항온수조에서 16분 동안 100℃로 가열하였다. 그 후 20±1℃에서 20분간 식힌 후 5 mL의 희석액을 넣었다. 증류수와 대조하여 570nm에서 30분 이내에 흡광도를 측정하였다. 이를 3회 반복하여 식을 이용해 자유 아미노기 질소의 함량으로 산출하였다.

거품 안정성은 ASBC법을 기준으로 하였으며, 유리잔에 따른 후 230초간 거품이 꺼지는 시간을 허용하여 깨진 거품의 양(b)과 남은 거품 양(c)을 측정하여 계산식을 이용해 측정하였다.

탁도는 700 nm에서의 흡광도와 430 nm에서의 흡광도를 비교하여, 700 nm에서의 흡광도가 430 nm에서의 흡광도의 0.039배 이상이라면 유로 결정하였다.

6. 관능 검사

관능 검사는 특성 차이 검사를 수행하였다. 동국대학교 식품공학과 대학생 30명 중에서 14명을 선발하였다. 5개의 기준물질로는 20, 40, 60, 80, and 100 mg/L-water of isohumulone solution이 사용되었다. 묘사적 언어는 EBC/ASBC를 기준으로 선택된 패널들에 의해 채택되었다.

관능적 특성은 odor, taste, mouthfeel과 aftertaste로 구성되었으며, 다음과 같이 세분화되었다. 향으로 Aromatic(O1), Cereal(O2), Sour(O3), Sweet(O4)와 Carbonation(O5), 맛으로 Aromatic(T1), Cereal(T2), Sour(T3), Sweet(T4), Bitter(T5)와 Carbonation(T6), mouthfeel로 Carbonation(M1), 뒷맛으로 Carbonation(A1)이다. Aromatic은 전체적인 향과 맛, cereal은 곡물 향과 맛, carbonation은 탄산의 정도를 의미한다.

각 시료마다 평가해야 할 특성이 많기 때문에 실험은 랜덤화블럭법을 이용하여 설계되었다. 각 특성 당 강도는 0-10점 척도로 평가되었다(0: 없음, 1-2: 약함, 3-4: 보통, 5-6: 강함, 7-8: 더 강함, 9-10: 매우 강함). Block(panels)수, 시료 수, block size(패널이 시료를 제공받는 수)와 반복수는 각각 10, 8, 4, 5이다. 양조된 맥주는 test 전에 4℃에서 1주일간 보관 후 사용하였다.

검사는 20℃의 tasting booth에서 실행되었다. 10 mL의 시료는 random three digit code로 라벨링 된 유리컵에 담겼으며, 5개의 시료가 패널에게 주어졌다. 처음에는 odor에 대한 것을 평가하고, 그 후 마셨을 때 mouthfeel과 aftertaste를 평가했다. 한 시료 당 모든 질문을 평가한 후 다른 설문지에 다른 시료를 평가하게 했다. 패널요원들은 시료 당 30초의 휴식시간을 가졌으며, 물과 unsalted cracker로 입을 헹군 후 검사를 시행했다.

7. 통계 처리

평균값의 차이 분석은 α=0.05의 유의적 수준에서 이원배치 분산분석(two way, ANOVA)하였으며, 통계분석 프로그램인 SPSS (Statistical Package for the Social Science Version 21.)를 이용하였다. Duncan’s 다중비교법(multiple comparison test)을 적용하였다.

8. 6조맥의 초음파 처리에 따른 비중변화 확인

도 1을 보면, 맥즙의 비중은 1차 발효 후 급격히 떨어졌으며 2차 발효 후에도 더 감소하여 지속적으로 알코올이 생성됨을 나타냈다. 대조군의 경우는 맥즙에서부터 발효 종료까지 실험군에 비해 높은 것을 볼 수 있다. Weizen 맥주는 ale 맥주로 짧은 기간 내에 비중이 감소하는 특징을 갖는다. 초기 비중은 1.044-1.052부터 시작하여 최종비중은 1.010-1.014로 알려져 있다. 실험결과 대조군은 이 값에 가까웠으며 실험군의 경우 비중이 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 따라서 실험군은 대체로 비중이 급격히 떨어지며 이를 통해 발효의 정도 및 알코올 생성에 대한 결과가 예측되어 제품의 최적 적합성 정도를 알 수 있었다.

9. 6조맥의 초음파 처리에 따른 효모의 생육 변화 확인

Sample		The primary fermentation time(Days)
Sample		0	1	2	3	4
Control		6.43± 0.08^a	7.46± 0.42^a	7.93± 0.16^a	8.28± 0.11^a	8.44± 0.28^a
120W	2h	6.50± 0.24^a	7.49± 0.46^a	7.96± 0.15^a	8.21± 0.12^a	8.49± 0.24^a
	6h	6.53± 0.36^a	7.41± 0.42^a	7.73± 0.19^a	8.14± 0.05^a	8.42± 0.02^a
	12h	6.48± 0.04^a	7.38± 0.37^a	7.98± 0.31^a	8.30± 0.12^a	8.54± 0.05^a
	14h	6.50± 0.05	7.40± 0.35	7.90± 0.13	8.15± 0.04	8.40± 0.02
160W	2h	6.63± 0.31^a	7.25± 0.50^a	7.70± 0.13^a	8.17± 0.10^a	8.46± 0.17^a
	6h	6.40± 0.41^a	7.12± 0.17^a	7.62± 0.07^a	8.08± 0.11^a	8.31± 0.34^a
	12h	6.34± 0.42^a	7.18± 0.47^a	7.57± 0.14^a	8.13± 0.09^a	8.25± 0.06^a
	14h	6.35± 0.35	7.19± 0.40	7.60± 0.15	8.10± 0.08	8.20± 0.07
180W	2h	6.40± 0.27	7.20± 0.14	7.21± 0.15	7.28± 0.27	7.30± 0.04
180W	6h	6.36± 0.10	7.35± 0.60	7.30± 0.29	7.32± 0.29	7.30± 0.10

Sample		The secondary fermentation time(Days)
Sample		1	2	3	4	5	6	7
Control		5.71± 0.01^a	6.42± 0.12^a	6.98± 0.22^a	7.28± 0.14^a	7.35± 0.06^a	7.39± 0.14^a	7.35± 0.24^a
120W	2h	5.65± 0.07^a	6.17± 0.03^a	6.85± 0.28^a	7.24± 0.07^a	7.31± 0.11^a	7.45± 0.20^a	7.47± 0.28^a
	6h	5.65± 0.05^a	6.33± 0.26^a	6.86± 0.14^a	7.05± 0.05^a	7.37± 0.13^a	7.40± 0.02^a	7.41± 0.09^a
	12h	5.85± 0.06^a	6.24± 0.13^a	6.72± 0.02^a	7.01± 0.09^a	7.49± 0.43^a	7.36± 0.05^a	7.41± 0.02^a
	14h	5.70± 0.04	6.20± 0.12	6.80± 0.03	7.21± 0.07	7.40± 0.40	7.42± 0.05	7.43± 0.07
160W	2h	5.63± 0.17^a	6.22± 0.13^a	6.91± 0.16^a	6.99± 0.21^a	7.30± 0.39^a	7.35± 0.09^a	7.40± 0.04^a
	6h	5.65± 0.07^a	6.34± 0.17^a	6.86± 0.06^a	7.21± 0.13^a	7.29± 0.12^a	7.39± 0.07^a	7.41± 0.24^a
	12h	5.58± 0.20^a	6.13± 0.22^a	7.08± 0.02^a	7.23± 0.05^a	7.33± 0.04^a	7.40± 0.15^a	7.44± 0.25^a
	14h	5.60± 0.07	6.20± 0.21	7.01± 0.03	7.19± 0.04	7.29± 0.24	7.32± 0.17	7.39± 0.22
180W	2h	4.60± 0.17	4.80± 0.04	5.30± 0.07	5.81± 0.12	6.02± 0.05	6.12± 0.15	6.20± 0.05
180W	6h	4.45± 0.17	4.81± 0.02	5.29± 0.05	5.79± 0.31	6.03± 0.11	6.14± 0.05	6.24± 0.02

표 1를 통해 맥주 발효 과정 중 효모의 생육은 발효의 정도를 알 수 있다. Methylene blue를 이용하여 효모의 생육 변화를 확인한 결과, 1차 발효 기간에서 대조군, 120W 그리고 160W에서는 효모가 지속적으로 성장하였다. 효모는 초기 주입양이 약 5 x 10⁶ cells/mL일 때, 최대 2 log cells/ml정도 늘어난다.대조군의 경우 약 2 log cells/ml로 증가하였다. 이는 120W와 160W에서도 유사한 결과를 보였다.

2차 발효에서는 초음파를 조사하지 않았으므로 대조군과 실험군 모두 비슷한 추세를 보인다. 4일차까지 증가 추세를 보이다 이후로는 균의 성장이 일정하게 유지됨을 볼 수 있다. 2차 발효에서 대조군 효모 성장은 약 1.64 log cells/mL로 증가하였다.

다만, 180W의 출력으로 초음파를 조사한 경우에는 생육 정도가 현저히 감소하였다.

10. 6조맥의 초음파 처리에 따른 맥즙의 색도 변화 확인

도 2 내지 7은 발효 기간 중에 색도의 변화이다.

L값은 밝기를 나타내는 값으로 발효 기간이 경과 함에 따라 다소 감소하는 경향을 보였다. 대조군에 비해 실험군은 외관상으로 보아도 탁했다.

적색도를 나타내는 a값은 모든 보리가 대체로 낮은 값을 나타냈다. 적색도는 맥즙이 가장 높으며 1일차에 감소하며 발효가 진행될수록 대체로 감소하는 경향을 보였다.

황색도를 나타내는 b 값은 발효가 진행될수록 점점 진해지는 경향을 보였다. 황색도의 경우 실험군의 경우가 대조군에 비해 대체로 낮은 값을 나타냈으나 유의적인 차이는 없었다.

L 값, a 값 및 b 값은 보리에 있는 미량의 색소 성분에 의해 결정된다. 실험 결과 대조군과 실험군의 경우 유의적인 차이가 없었다.

11. 6조맥의 초음파 처리에 따른 자유 아미노질소 함량의 변화 확인

도 8 및 9는 자유 아미노 질소 함량 변화이다. Wort(맥즙) 중 아미노산은 효모의 성장에 필요한 질소를 제공하는데, 효모가 이용 가능한 질소를 자유 아미노 질소라 한다. 자유 아미노 질소는 발효가 진행될수록 효모가 이를 소모하므로, 함량이 줄어들게 된다.

발효가 진행될수록 대조군과 실험군 모두 그 함량이 서서히 줄어드는 모습을 볼 수 있다. 자유 아미노 질소는 그 대사 산물이 맥주의 쓴맛, 향, 거품 안정성 등에 영향을 미치므로 맥주 발효의 중요한 요소이다.

실험군의 경우 초음파의 출력이 높고 그 조사 시간이 길수록 그 함량이 더 급격히 감소하는 경향을 보인다. 이는 효모가 과도한 스트레스로 단백질 분해 효소를 더 많이 생성하여 단백질을 더 많이 분해함에 의한 것으로 판단된다. 과다한 단백질 분해는 맥주의 쓴맛을 감소시키고 거품 안정성을 저하시킨다.

12. 6조맥의 초음파 처리에 따른 관능 특성 확인

Sensory attribute		Beer from the primary fermentation
Sensory attribute		Control	120W 2h	120W 6h	120W 12h	160W 2h	160W 6h	160W 12h
향 특성	O1	5.20±0.79^a	5.10±0.74^a	5.30±0.67^a	5.10±0.74^a	5.20±0.63^a	5.10±0.88^a	5.00±0.82^a
	O2	4.90±0.88^a	5.00±0.94^ab	5.70±0.95^ab	5.60±1.17^ab	5.70±1.06^b	5.50±0.71^b	5.80±0.79^b
	O3	3.00±0.82^a	3.10±0.88^a	3.40±0.84^a	3.30±0.67^a	3.20±0.79^a	3.40±1.26^a	3.70±0.67^a
	O4	4.70±1.16^a	4.70±0.95^a	4.90±1.10^a	4.60±0.84^a	4.60±0.70^a	4.60±1.17^a	4.70±1.16^a
	O5	5.50±0.71^a	5.60±0.70^a	6.40±1.07^a	6.40±1.07^a	6.60±0.97^b	6.60±0.70^b	6.70±0.82^b
맛 특성	T1	3.90±0.99^a	3.80±0.92^ab	4.80±1.03^ab	4.80±0.79^ab	4.70±0.82^b	4.80±1.14^b	4.60±1.17^b
	T2	4.30±0.67^a	4.30±0.67^a	4.30±0.95^a	4.20±0.79^a	4.20±0.92^a	4.10±1.20^a	4.30±0.95^a
	T3	2.70±0.67^a	2.80±0.63^b	3.50±0.71^b	3.60±0.70^b	3.50±0.53^bc	3.40±0.70^bc	3.40±0.52^bc
	T4	4.30±0.67^a	4.20±0.63^a	4.70±0.95^a	4.50±0.53^a	4.70±0.67^a	4.70±1.06^a	4.40±0.52^a
	T5	3.20±0.92^a	3.20±0.63^ab	3.40±0.70^ab	3.40±0.52^ab	3.50±0.53^bc	4.00±0.67^b	4.10±0.99^b
	T6	6.00±0.82^a	6.00±0.82^a	6.30±1.57^a	6.40±1.43^a	6.40±0.70^a	6.60±0.84^a	6.60±1.17^a
입안 촉감 특성	M1	6.10±0.88^a	6.10±0.57^a	6.10±1.10^a	6.20±0.92^a	6.20±0.79^a	6.20±0.63^a	6.40±0.70^a
뒷맛 특성	A1	6.30±0.82^a	6.10±0.88^a	6.00±0.82^a	6.00±0.94^a	6.00±0.94^a	6.30±0.82^a	6.30±0.67^a

Sensory attribute		Beer from the secondary fermentation
Sensory attribute		Control	120W 2h	120W 6h	120W 12h	160W 2h	160W 6h	160W 12h
향 특성	O1	5.80± 0.92^a	5.80± 0.63^a	5.90± 1.20^a	5.80± 0.92^a	5.80± 1.14^a	5.40± 1.07^a	5.50± 0.85^a
	O2	5.00± 0.67^a	5.00± 0.82^a	4.70± 1.34^a	4.80± 0.92^a	4.70± 1.06^b	3.50± 1.27^b	3.30± 0.95^b
	O3	2.30± 0.82^a	2.40± 0.70^a	2.40± 0.84^a	2.40± 0.70^a	2.20± 0.63^a	2.70± 1.64^a	2.50± 1.43^a
	O4	4.90± 0.88^a	5.20± 1.03^a	5.10± 1.10^a	4.90± 0.88^a	4.80± 0.79^a	4.60± 1.43^a	4.20± 1.23^a
	O5	5.60± 1.17^a	5.60± 1.07^a	5.70± 1.06^a	5.90± 0.99^a	5.80± 1.14^a	6.10± 1.20^a	6.30± 1.16^a
맛 특성	T1	5.90± 0.57^a	5.80± 0.42^ab	5.40± 1.07^ab	5.30± 1.06^ab	5.30± 1.16^b	4.70± 1.25^b	4.90± 1.10^b
	T2	4.30± 0.95^a	4.30± 0.67^a	4.30± 0.95^a	4.40± 0.97^a	4.50± 0.85^a	4.30± 1.16^a	4.40± 0.97^a
	T3	2.70± 0.67^a	2.80± 0.92^a	2.80± 1.32^a	2.80± 1.14^a	2.60± 1.26^a	2.80± 1.99^a	2.80± 1.87^a
	T4	4.30± 0.67^a	4.30± 0.82^a	5.20± 0.92^a	5.00± 0.94^a	5.00± 0.82^a	4.30± 1.25^a	4.00± 1.15^a
	T5	5.30± 0.95^a	5.10± 0.99^a	5.20± 1.23^a	5.40± 0.97^a	5.20± 0.92^a	5.50± 1.08^a	5.90± 0.74^a
	T6	5.30± 0.67^a	5.50± 1.08^a	5.60± 1.51^a	5.80± 1.23^a	5.70± 1.49^a	6.10± 0.99^a	6.20± 0.92^a
입안 촉감 특성	M1	5.20± 0.63^a	5.20± 0.92^a	5.30± 1.34^a	5.40± 1.17^a	5.50± 1.08^a	5.30± 1.06^a	5.50± 0.71^a
뒷맛 특성	A1	5.00± 0.82^a	5.10± 0.88^a	5.20± 1.14^a	5.30± 1.06^a	5.20± 0.92^a	5.60± 1.43^a	5.80± 0.92^a

표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 관능검사 결과 Aromatic 항목을 나타내는 O1, T1의 강도는 발효가 진행될수록 점차 증가하는 양상을 보였다.

탄산의 향, 맛, 후미, 입안촉감을 나타내는 O5, T6, M1, A1의 강도는 대조군에 비해 실험군이 높았으나 young beer의 160W 실험군을 제외하고는 유의적인 차이를 보이지 않는다(p>0.05).

Cereal 향을 나타내는 O2는 그 값이 감소하며, 대조군과 120W 실험군의 경우가 그 값이 가장 높았다.

Cereal의 맛을 나타내는 T2 160W 2h 처리군이 가장 높은 값을 보이나 대조군과 유의적 차이는 없었다(p>0.05).

Sweet 향과 맛을 나타내는 O4, T4는 대조군과 120W, 160W 실험군과 유의적 차이는 나타나지 않았음을 볼 수 있었다(p>0.05).

맥주의 쓴맛을 나타내는 T5는 young beer에 비해 발효 후 그 강도가 증가하였으며, 대조군과 다른 실험군에서는 유의적인 차이가 보이지 않았다(p>0.05).

13. 6조맥의 초음파 처리에 따른 알코올 함량, 쓴맛, 탁도, 거품안전성 확인

Factor

Control

100W

120W

160W

180W

12h

2h

6h

12h

14h

2h

6h

12h

14h

2h

6h

Alcohol (%)

4.40±
0.35

4.48±
0.02

4.64±
0.12

4.89±
0.26

4.96±
0.15

4.97±
0.11

4.85±
0.25

4.93±
0.33

4.98±
0.34

4.99±
0.01

3.87±
0.29

3.80±
0.26

Bitter taste

15.45±
1.58

15.38±
0.29

14.95±
4.38

13.27±
1.25

13.18±
0.77

12.60±
0.22

13.90±
0.77

12.67±
0.63

12.57±
1.03

11.83±
0.08

12.13±
0.19

12.18±
0.12

Turbidity

Exist

Foam stability

397.62±60.32

391.2±19.72

390.58±103.21

369.59±3.26

290.82±81.08

278.60±20.50

364.42±80.55

330.42±120.43

289.60±139.06

257.78±11.80

286.27±4.67

275.40±21.54

알코올 및 쓴맛, 탁도, 거품 안정성 측정 결과 값은 표 3과 같다. 본 실험에서 제조한 Weizen beer의 표준 알코올 농도 범위는 4.3-5.6%으로 알려져 있다. 다향의 경우 발효가 끝난 후 알코올 농도는 약 4.4%이다. 대조군의 경우 4.4%로 이에 알맞은 수치를 보였다. 실험군의 경우 초음파의 power 160W의 처리군에서 알코올 농도가 가장 높았다.

쓴맛은 주로 홉에서 유도되는 iso-α-acid의 함량에 의해 나타나며, 맥주의 중요한 향미 성분이다. 쓴맛은 10-40 BU가 측정 표준범위로 대조군과 실험군 모두 범위에 속했다. 하지만 본원의 초음파 조사 시간을 초과한 경우와 출력을 초과한 경우에는 쓴맛 정도가 낮아 향미가 떨어짐을 확인하였다.

탁도는 효모의 존재, 단백질 polyphenol의 상호작용에 의해 발생하며 맥주의 발효를 파악할 수 있는 척도가 된다. 대조군과 실험군 모두 탁도가 있었으므로 발효가 진행되었음을 확인할 수 있다.

거품 안전성은 맥주 품질을 평가하는데 있어서 가장 중요한 항목이다. 백질태 성분들, hop acid, 금속 이온 등 여러 인자들에 의해 생성되며, 지방과 높은 함량의 에탄올은 거품 안전성을 방해하는 요인이다. 거품 안정성의 수치가 높을수록 안정하다는 것인데, 본원의 초음파 조사 시간을 초과한 경우와 출력을 초과한 경우에는 거품 안정성이 떨어지는 것을 확인하였다.

실시예2 . 한국산일반보리 ( 6조맥 ) 맥주 개발을 위한 초음파 공정 적용

(1)국내산 6조맥을 당화한 후 초음파 40 KHz로 100W, 120W, 160W, 180W에서 각각 2, 6, 12시간 초음파 처리를 하여 초음파 처리를 하지 않는 발효 방법(비교예 1) 및 당화 과정에서 초음파를 조사하고 발효 과정에서는 초음파 처리를 하지 않는 방법(비교예 2)과 비교하였다.

그 결과를 하기 표 6에 나타내었으며, 그 그래프를 도 9 및 도 10에 나타내었다.

구분	발효액 내 환원당량	알코올 함량(%)
비교예 1	9.23	4.40
비교예 2	12.16	4.42
100W 12h 초음파	8.95	4.48
120W 2h 초음파	7.79	4.64
120W 6h 초음파	6.37	4.89
120W 12h 초음파	6.52	4.96
120W 14h 초음파	6.32	4.97
160W 2h 초음파	6.22	4.85
160W 6h 초음파	6.90	4.93
160W 12h 초음파	6.27	4.98
160W 14h 초음파	6.16	4.99
180W 2h 초음파	22.08	3.87
180W 6h 초음파	24.07	3.80

표 6, 도 10 및 11에 나타난 바와 같이, 발효 단계에서 초음파를 사용 (주파수: 40KHz, 출력: 120W, 160W)한 결과, 발효액 내의 환원당량이 현저히 감소하여, 이를 통해 효모의 당 이용능이 증가하였음을 알 수 있다.

또한 기존 발효법에 비해 알코올 함량은 현저히 증가하였다. 특히 알코올 함량은 기존의 발효법에 비해서 같은 발효 기간 동안임에도 높은 수치를 보이므로 이를 통해 맥주 발효기간 단축의 가능성을 높일 수 있을 것을 기대할 수 있다.

다만, 100W 출력의 초음파를 사용한 경우는 충분한 시간 동안 조사를 수행하였음에도 알코올 함량이 낮았고, 180W 출력의 초음파를 사용한 경우에는 효모가 사멸되어 알코올 함량이 현저히 낮았다.

Claims

맥아를 당화시켜 맥즙을 얻고, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계; 및
상기 맥즙에 효모를 가하여 발효시키는 단계;를 포함하며,
상기 발효 단계에서 배스 타입(bath type)의 초음파 발생 장치를 사용하여 20 내지 40 kHz의 초음파를 120 내지 160W로 2시간 내지 12시간 동안 조사하고,
상기 배스 타입의 초음파 발생 장치에 사용되는 용매의 점도는 1.0 내지 1.5cP인, 알코올 음료의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 맥즙에 홉을 가하고 가열하는 단계는 홉 총 중량 중 40 내지 60중량%의 홉을 첨가하고 5 내지 10분간 가열하는 제1 단계; 상기 제1 단계를 거친 맥즙에 홉 총량 중 20 내지 30중량%의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 더 가열하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계를 거친 맥즙에 잔량의 홉을 첨가하고 3 내지 8분간 더 가열하는 제3 단계를 포함하는, 알코올 음료의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 초음파의 조사는 2시간 내지 6시간 동안 수행되는, 알코올 음료의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 효모를 가하는 맥즙의 점도는 1.5 내지 2.5cP인, 알코올 음료의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 맥즙과 용매의 부피비는 1: 4 내지 8인, 알코올 음료의 제조 방법.
청구항 1 내지 3, 5 및 7 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 알코올 음료.
청구항 8에 있어서, 맥주 또는 맥주맛 음료인, 알코올 음료.
청구항 9에 있어서, 상기 맥주는 상면 발효 맥주 또는 하면 발효 맥주인, 알코올 음료.