KR101659467B1

KR101659467B1 - 추출된 성분의 농도 조절 방법

Info

Publication number: KR101659467B1
Application number: KR1020150040560A
Authority: KR
Inventors: 김종만
Original assignee: 주식회사 이노체카
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-09-23

Abstract

본 발명은 추출대상 물질에서 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 추출하여 농도를 조절하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추출대상 물질에서 특정 성분을 추출한 후 잔여물을 제거하는 과정에서 추출대상 물질이 흡수한 용매량을 고려하는 농도 조절 방법에 관한 것이다. 본 발명의 특정 성분을 추출하는 농도 조절 방법은 기존의 농도 조절 방법 적용시 오차 가능성을 제거하여 농도 조절의 정확도 및 효율성이 향상된다.

Description

추출된 성분의 농도 조절 방법 {Method Adjusting Concentration of Component Extracted}

본 발명은 추출대상 물질에서 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 추출하여 농도를 조절하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추출대상 물질에서 특정 성분을 추출한 후 잔여물을 제거하는 과정에서 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량을 고려하는 농도 조절 방법에 관한 것이다.

과학적인 근거로 추출이 잘 된 커피의 기준을 나타내기 위해서 추출된 커피의 적절한 농도와 사용한 커피의 총량 중에 커피 성분을 얼마나 추출했는지에 대한 비율이 언급되는데 여기서 추출된 한 잔의 커피의 농도를 TDS(Total Dissolved Solids)라 부르며 그 한 잔을 추출하기 위해 사용한 커피의 양과 실제 추출된 커피맛을 내는 성분의 비율을 추출 수율(Soluble Yield)이라고 한다.

추출 수율이란 내가 가진 원재료의 성분을 얼마나 뽑아내었냐를 의미하는 것으로 100g 무게의 레몬을 가지고 즙을 20g 냈다면, 레몬즙의 추출 수율은 20%가 되며, 마찬가지로 커피 10g의 가루에서 커피라고 부를 수 있는 고형성분이 2g을 추출해 낸다면, 추출 수율은 20%가 된다. 이처럼 수율이란 원재료 대 생산량의 비율을 의미하는 것으로, 결과물의 맛과 경제성에 결정적인 역할을 한다. 통상적으로 커피와 같이 액상으로 녹아있는 고형성분의 농도를 측정하기 위해서 총용존고형물질(TDS: Total Dissolved Solids) 측정기를 사용하고 있다.

일례로 대한민국 등록특허공보 제1497242호에 따르면, 커피 여과 농축 장치에 의해 커피를 여과 및 침출하여 별도로 설치된 총용존고형물질(TDS: Total Dissolved Solids) 측정기와 중량 측정용 저울을 이용하여 추출되는 농축커피의 농도를 조절하는 방법에 대하여 제시된 바 있으나, 추출 단계에서 다양한 추출수단을 적용하여 목표하는 농도에 도달시키는 농도 조절 방법에 대한 어떠한 개시나 교시도 없는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제1328085호 "농도 조절 방법 및 그 시스템"

커피, 차, 한약재, 과일, 야채 등과 같이 정제가 되지 않은 물질이나, 건조 엽류, 절단된 편 형태의 건조물, 또는 자연 상태의 재료에서 추출대상 성분을 함유한 물질 등에서 추출한 특정 성분의 농도를 사용자가 원하는 농도로 조절하는 과정에서 단독으로 혹은 혼합하여 사용된 추출대상 물질 중 추출하고자 하는 특정 성분을 추출한 후, 잔여물을 제거하는 과정에서 처음 계량한 용매가 추출대상 물질에 흡수되어 용매량이 감소하는 상황이 발생하여 예상치 못한 오차가 발생하게 된다. 한편 추출된 특정 성분의 농도를 상황별, 목적별, 장소별, 고객별로 각각 상이한 농도로 조절해야 하는 상황이 발생하기도 한다.

본 발명의 첫 번째 목적은 상기와 같은 추출된 특정 성분의 농도 조절시 추출 후 잔여물 제거로 인한 용매 손실로 오차가 발생하는 경우, 손실된 용매량을 감안하여 추출용매량을 산정하고, 목표 농도에 도달하기 위한 추출물의 농도 조절 방법을 제공하고자 함이다.

본 발명의 두 번째 목적은 상이한 목표 농도에 부합하는 다수의 추출물을 제조해야 하는 경우, 쉽고 정확하게 추출물의 농도를 조절하는 방법을 제공하고자 함이다.

본 발명의 세 번째 목적은 등록특허공보 제10-1328085호 "농도 조절 방법 및 그 시스템"에 있어서, 농도를 조절하는 방법을 보다 상황별로 세분화하고 최적화하여 효율성과 정확성을 높이기 위한 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 목표 농도 미만으로 1차 추출하여 묽은 용액을 제조한 후, 추출대상 물질을 추가로 투입하여 상기 특정 성분을 2차 추출함으로써 농도 강화 절차를 수행하되, 상기 1차 추출하여 제조된 묽은 용액을 2차 추출용매로 적용하고, 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량을 감안하여 추출할 용매량을 산정하는 농도 조절 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 목표 농도 초과로 추출하여 고농축액을 제조한 후, 상기 고농축액과 희석용매를 혼합하여 농도 희석 절차를 수행하되, 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량을 감안하여 추출할 용매량을 산정하고, 또한 상기 희석용매로서, 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 함유하지 않은 순수한 용매 또는 농도 조절 대상 성분인 특정 성분을 저농도로 함유하는 용액이 적용 가능하며, 상기 고농축액과 상기 희석용매를 소정의 배합비율로 혼합하여 용이하고 정확하게 다수의 목표 농도에 도달시킬 수 있는 농도 조절 방법을 제공한다.

본 발명의 특정 성분을 추출하는 농도 조절 방법은 기존의 농도 조절 방법 적용시 추출대상 물질에 용매가 흡수되어 용매 손실로 인한 오차 및 작업과정에서 발생하는 오차 가능성을 제거하여 농도 조절의 정확도 및 효율성이 향상된다.

특히 본 발명의 특정 성분을 추출하는 농도 조절 방법 중에서 고농축액을 제조한 후 희석하여 목표 농도로 조절하는 방법은 농도를 희석하여 파생 제품 제조시 희석하면서 사용할 량이 다른 경우, 용액과 용매 또는 농도가 상이한 용액 간의 배합비율을 이용하여 목표 농도에 도달시키기 위한 분량을 분할할 수 있어 유사한 제품들의 농도를 균일하게 관리하는데 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일구현예로서 "추출용액의 특정 성분의 농도를 목표 농도보다 묽게 제조하여 추출대상 물질을 추가로 투입 및 추출하면서 농도를 조절하는 방법"에 대한 정보 처리 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일구현예로서 "추출용액의 특성 성분의 농도를 목표 농도보다 진하게 제조하여 용매 또는 묽은 용액과 소정의 배합비율로 희석 또는 혼합하여 농도를 조절하는 방법"에 대한 정보처리 순서도이다.

본 발명은 추출대상 물질에 함유된 특정 성분의 농도를 사용자가 모르는 상태에서, 농도 대상 성분인 특정 성분을 용매로 추출하고 난 후, 잔여물(예컨대, 건더기나 찌꺼기)을 제거하면서 원하는 목표 농도에 도달시키기 위한 농도 조절 방법에 관한 것으로, 추출 후 잔여물에 용매가 흡수되어 용매가 손실되는 상황으로 인한 오차 가능성을 최소화하고, 보다 편리하게 목표 농도에 도달하고자 하는 것이다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 본 발명의 용어 및 실시 가능한 조건에 대해 설명하면, 본 발명의 용액은 용매에 용질이 녹아서 혼합된 혼합물이며, 본 발명에서의 농도는 전체 용액에 대한 용질의 성분 중 특정 성분의 함량비를 의미한다. 본 발명에 있어서 농도는 염도(Salinity), 당도(Sugar Content), 산도(Acidity), 수소이온지수(Potential of Hydrogen: pH), 알코올 도수(Alcoholic Content), 꿀의 수분(Moisture of Honey), 커피 농도(Coffee Content)를 포함하는 광의적 의미이다. 본 명세서에서 용액의 농도 조절 또는 농도 맞춤이란 용액에 특정 성분의 농도를 강화하는 행위 또는 특정 성분의 농도를 희석하는 행위를 포함하여 의미한다.

또한 본 발명의 추출대상 물질은 고형 물질로서, 추출용매에 특정 성분만 용해되고 녹지 않는 잔여물이 존재하며, 상기 잔여물은 추출용매를 흡수하여 머금고 있는 물질이다. 또한 본 발명의 추출방법은 그 방법의 제한은 없으나 상기 추출대상 물질로부터 특정 성분을 우려낼 수 있는 방법 모두를 의미하며, 예컨대 여과식 추출, 우려내기식 추출, 가압식 추출 등이 가능하다. 또한 추출하는 방법, 추출 시간, 용매의 종류, 작업 환경 등의 조건에 따라서 추출되는 특정 성분의 농도가 달라질 수 있으므로, 본 발명은 동일한 조건에서 실시하는 것을 가정하여 목표 농도로 조절하기 위한 방법에 관해 설명한다. 이하 농도 조절 방법에 대하여 실시 단계별로 구분하여 설명하되, 실시 단계의 순서는 실행시 변경 가능하며, 또한 경우에 따라 생략 가능하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명의 농도 조절 방법에 있어서, 잔여물에 용매가 흡수되어 전체 용매량이 손실되는 상황에서의 추출용액의 농도를 조절하는 방법은 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째는 추출용액의 특정 성분의 농도를 목표 농도보다 묽게 제조하여 추출대상 물질을 추가로 투입 및 추출하면서 농도를 조절하는 방법이고, 두 번째는 추출용액의 특성 성분의 농도를 목표 농도보다 진하게 제조하여 용매와 소정의 배합비율로 혼합 및 희석하여 농도를 조절하는 방법이다.

첫 번째 방법인 추출용액의 특정 성분의 농도를 목표 농도보다 묽게 제조하여 추출대상 물질을 추가로 투입 및 추출하면서 농도를 조절하는 방법은 먼저 추출하고자 하는 특정 성분의 목표 농도(TC)를 설정한 후, 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)을 산출한다. 상기 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)은 하기의 <수학식 1> 또는 <수학식 2>에 의해 산출할 수 있다. 상기 산출된 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)에 미달하는 양(AIQ, 예컨대 EAQ의 1/2 분량)을 추출용매로 특정 성분을 1차 추출하여 목표 농도(TC)보다 묽은 용액을 제조한다. 이 때 소정의 추출 수단 또는 추출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대 여과 장치, 고압/고열 추출장치, 티백, 거름망 또는 직접 용매에 침지하는 방법 등을 적용할 수 있다.

<수학식 1>

EAQ = {TC X (WSAf - WSAf X TC / 100)} / {ECA - TC - (TC X EDWR)}

<수학식 2>

EAQ = {100 X WSAf X TC} / {ECA X (100 - TC)}

(단, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, ECA는 추출대상 물질에서 특정 성분의 예상 농도, EDWR는 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율임)

상기 최종 생산할 추출용액의 중량(WSAf: Water Solution Amount final)은 사용자가 설정하는 값이다. 추출용매의 종류는 물(Water), 알코올(Alcohol), 유기용매 등으로 다양하게 적용 가능하나, 본 발명에서는 추출용매로서 편의상 물을 적용하며, 물을 사용하여 추출된 수용액의 양(WSA, Water Solution Amount)은 저울 또는 통상의 측정기를 이용하여 계량할 수 있다.

상기 추출대상 물질의 특정 성분 예상 농도(ECA: Expected Concentration of Additive) 및 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율(EDWR)은 기존의 산출되어 저장되어 있는 추출대상 물질의 특정 성분 농도(CA) 및 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 손실율(DWR) 데이터를 이용한다.

상기 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)보다 미달되는 양을 추출하기 위한 1차 추출용매(ASS)의 투입량은 하기의 <수학식 3>에 의해 산출 가능하다. 이것은 추출하는 과정에서 추출대상 물질이 용매를 흡수하여 손실되는 용매량을 감안하여 추출시 사용하게 되는 용매량으로, 저울로 계량하여 적용할 수 있다.

<수학식 3>

ASS = WSAf + (EDWR X EAQ) - (WSAf X TC / 100)

(단, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, EDWR는 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율임)

추출대상 물질 단위 중량 대비 용매량이 손실된 비율을 DWR(Dead Water Rate)라 하며, 하기의 <수학식 4>에 의해 산출 가능하다. 산출된 데이터는 차후 추출시 이용되기 위해 저장된다.

<수학식 4>

DWR = (DW / AIQ)

(단, DW는 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량, AIQ는 추출대상 물질의 1차 투입량임)

추출하는 과정에서 추출대상 물질이 용매를 흡수하여 손실되는 용매량을 DW(Dead Water)라 하며, 하기의 <수학식 5> 또는 <수학식 6>에 의해 산출 가능하다. 산출된 데이터는 차후 추출시 이용되기 위해 저장된다.

<수학식 5>

DW = ASS1 + {WSA1 (PC1 - 100)} / 100

<수학식 6>

DW = ASS1 - WSA1 + (WSA1 X TC / 100)

(단, ASS1은 1차로 투입되는 추출용매의 중량, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액 또는 고농축액의 중량, PC1은 1차 측정되는 현재농도임)

상기 1차로 투입되는 추출용매의 중량을 ASS1이라 하며, 하기의 <수학식 7>에 의해 산출 가능하다. 산출된 데이터는 차후 추출시 이용되기 위해 저장된다.

<수학식 7>

ASS1 = WSA1 - (WSA1 X PC1 / 100)

(단, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액 또는 고농축액의 중량, PC1은 1차 측정되는 현재농도임)

또한 추출대상 물질의 특정 성분 농도(CA)는 하기의 <수학식 8>에 의해 산출 가능하다. 산출된 데이터는 차후 추출시 이용되기 위해 저장된다.

<수학식 8>

CA = {100 X PC1 X WSA1 X (100 - PC1)} / AIQ X (100 - PC1)

(단, PC1은 1차 추출된 묽은 용액의 1차 측정되는 현재 농도, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액의 중량, AIQ은 추출대상 물질의 1차 투입량임)

상기 1차 추출되어 제조된 묽은 용액에 하기의 <수학식 9> 또는 <수학식 10>을 적용하여 추출대상 물질의 추가 투입량(AQ)을 산출해 투입하여 2차 추출한다. 이때 상기 1차 추출된 묽은 용액을 추출용매로 이용하여 2차 추출함으로써 목표 농도에 도달시킬 수 있다.

<수학식 9>

AQ = {100 X AIQ X (TC - PC1)} / {PC1 X (100 - TC)}

<수학식 10>

AQ = {100 X WSAf X (TC - PC1)} / {CA X (100 - TC)}

(단, AIQ는 추출대상 물질의 1차 투입량, PC1는 1차 추출된 묽은 용액의 1차 측정되는 현재 농도, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, CA는 추출대상 물질에서 특정 성분의 농도임)

두 번째는 추출용액의 특성 성분의 농도를 목표 농도보다 진하게 제조하여 용매 또는 묽은 용액과 소정의 배합비율로 희석 또는 혼합하여 농도를 조절하는 방법으로서, 먼저 추출하고자 하는 특정 성분의 목표 농도(TC)를 설정한다. 목표 농도가 하나 이상인 추출용액을 제조하고자 하는 경우, 상기 하나 이상의 목표 농도 중에서 가장 높은 목표 농도를 제조하고자 하는 추출용액의 목표 농도(TC)로 설정하여 고농축액을 제조한다. 상기 각각의 목표 농도에 맞춰 상기 고농축액을 용매 또는 묽은 용액과 소정의 배합비율로 희석 또는 혼합하여 사용하기 위함이다. 상기 설정된 목표 농도(TC)에 도달하기 위한 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도로 추출하기 위한 예상 투입량(EAQ)을 정한다. 상기 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)은 상기의 <수학식 1> 또는 <수학식 2>에 의해 산출할 수 있다. 상기 상기 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)에 초과되는 양(AIQ)을 소정의 추출 수단 또는 추출 방법을 이용하여 용매로 특정 성분을 추출하여 고농축액을 제조한다. 이때 상기 소정의 추출 수단 또는 추출 방법은 여과 장치, 고압/고열 추출장치, 티백, 거름망 또는 직접 용매에 침지하는 방법 등을 적용할 수 있다. 상기 고농축액을 제조하기 위한 추출용매(ASS)의 투입량는 상기의 <수학식 3>에 의해 산출 가능하다. 또한 상기의 <수학식 4> 내지 <수학식 8>에 의해 산출된 용매 손실율(DWR), 용매 손실량(DW), 1차로 투입되는 추출용매의 중량(ASS1), 추출대상 물질의 특정 성분 농도(CA)의 데이터가 차후에 이용되기 위해 저장된다.

상기 제조된 고농축액은 희석용매(ASRD)로 희석시켜 목표 농도(TC)에 도달시키는 방법과, 상기 고농축액과 상기 희석용매(ASRD)를 소정량 덜어내어 소정의 배합비율로 혼합하여 목표 농도에 도달시키는 방법 두 가지 적용이 가능하다. 이 때 상기 소정의 배합비율로 혼합하기 위한 희석용매(ASRD)는 상기 특정 성분은 포함하지 않는 순수한 용매는 물론, 상기 특정 성분을 포함하되, 상기 제조된 고농축액의 농도보다 저농도인 용액 또한 적용 가능하다.

먼저 상기 제조된 고농축액을 목표 농도(TC)에 도달시키기 위해 희석해야 하는 희석용매량(ASRD)은 하기 <수학식 11>에 의해 산출 가능하다.

<수학식 11>

ASRD = [{PC1 X ASS X (100 - TC)] / [TC X (100 - PC1)}] - ASS

(단, PC1는 고농축액의 현재 농도, ASS는 고농축액 제조를 위한 추출용매의 투입량임)

또한 상기 고농축액과 상기 용매를 소정의 배합비율로 혼합하여 목표 농도(TC')에 도달시키기 위한 고농축액의 배합량(WSA1 of FQS)과 상기 희석용매의 배합량(ASRD of FQS)은 각각 하기의 <수학식 12> 및 <수학식 13>에 의해 산출 가능하다.

<수학식 12>

WSA1 of FQS = FQS X WSA1 / (WSA1 + ASRD)

<수학식 13>

ASRD of FQS = FQS X ASRD / (WSA1 + ASRD)

(단, FQS는 고농축액과 용매를 혼합하여 최종 제조되는 용액의 중량, WSA1는 고농축액의 중량, ASRD는 고농축액을 희석하여 목표 농도(TC)에 도달시키기 위한 용매의 투입량임)

이하는 본 발명의 산업상 이용가능한 일실시예로서, 커피를 추출하여 목적하는 커피 농도를 조절하기 위한 상황별 적용예에 관하여 설명한다.

먼저 분쇄된 커피원두를 핸드드립으로 추출하고자 하는 경우, 매번 일정한 커피 농도를 추출하여 제품의 품질을 유지하기 위해 본 발명의 첫 번째 농도 조절 방법을 적용할 수 있다. 먼저 추출하기 위한 목표 농도(TC)와 최종 생산할 커피액의 중량(WSAf)을 설정하고, 이전에 추출하여 저장한 데이터를 이용해서 추출대상 물질인 분쇄된 커피원두의 커피 성분(본 발명에서는 커피의 맛과 풍미를 결정하는 모든 성분을 농도 조절 대상 성분이 됨)을 목표 농도(TC)로 추출하기 위한 분쇄된 커피원두의 예상 투입량(EAQ)을 산출한다. 이 때 본 발명의 상기 <수학식 1> 또는 <수학식 2>를 적용하는 것이 가능하다. 상기 산출된 분쇄된 커피원두의 예상 투입량(EAQ)보다 미달되는 양인 1/2 분량(AIQ)을 1차 투입량으로 정하여 적절한 온도의 물과 적절한 추출 수단을 적용하여 실시하되, 매번 동일한 실시 조건을 유지해야 한다. 추출하기 위한 용매인 물의 중량(ASS)은 본 발명의 상기 <수학식 3>을 적용하는 것이 가능하며, 이것은 추출과정에서 분쇄된 커피원두가 흡수하여 버려지게 될 용매량을 최종 생산할 커피액의 중량(WSAf)에 감안하여 산출된 용매량이다. 이렇게 1차 추출된 묽은 커피액(WSA1)을 기준으로 차후 추출시 활용될 정보인 용매 손실율(DWR), 용매 손실량(DW), 1차로 투입되는 추출용매의 중량(ASS1), 추출대상 물질의 특정 성분 농도(CA)의 데이터가 저장된다. 이 때 본 발명의 상기 <수학식 4> 내지 <수학식 8>이 적용될 수 있다. 상기 1차 추출된 묽은 커피액(WSA1)의 현재 농도(PC1)와 분쇄된 커피원두의 투입량(AIQ = 1/2EAQ)을 기준으로 분쇄된 커피원두의 추가 투입량(AQ)이 결정되며, 이 때 본 발명의 상기 <수학식 9> 또는 <수학식 10>이 적용 가능하다. 상기 <수학식 10>을 적용할 경우 커피의 농도(CA)는 상기 <수학식 8>에 의해 산출된 데이터를 적용한다. 상기 1차 추출된 묽은 커피액(WSA1)을 2차 추출용매로 이용하여 추가 투입량(AQ)의 분쇄된 커피원두를 2차 추출하며, 이렇게 추출된 커피액은 목표 농도(TC)에 도달하게 된다.

또 다른 경우로서 분쇄된 커피원두를 고압/고열을 이용한 커피 추출 기계(예컨대 에스프레소 머신)로 추출하고자 경우 본 발명의 두 번째 농도 조절 방법을 적용할 수 있다. 추출하기 위한 목표 농도(TC) 및 최종 생산할 커피액의 중량(WSAf)을 설정하고, 분쇄된 커피원두의 예상 투입량(EAQ)을 산출하는 과정은 상술한 핸드드립의 추출 과정과 동일한 과정을 따른다. 상기 산출된 분쇄된 커피원두의 예상 투입량(EAQ)보다 과량을 적절한 온도의 물과 적절한 추출 수단을 적용하여 실시하며, 추출하기 위한 용매로서 물의 중량(ASS) 및 차후 추출시 활용될 정보인 용매 손실율(DWR), 용매 손실량(DW), 1차로 투입되는 추출용매의 중량(ASS1), 추출대상 물질의 특정 성분 농도(CA)의 데이터가 저장된다. 상술한 핸드드립과 마찬가지로 본 발명의 상기 <수학식 3> 내지 <수학식 8>이 적용될 수 있다. 이렇게 추출된 고농축 커피액(WSA1)의 현재 농도(PC1)와 상기 추출시 사용된 추출용매(ASS)의 투입량을 기준으로 목표 농도(TC)로 희석하기 위한 희석용매(ASRD)의 투입량이 <수학식 11>에 의해 결정된다.

상기의 단계를 마치고 경우의 수를 나누어 볼 수 있다. 먼저 상기 제조된 고농축 커피액(WSA1) 전량과 희석용매로서 물의 중량(ASRD) 전량을 혼합 및 희석하여 목표 농도(TC)에 도달한 커피액을 제조하는 것이다.

다른 경우로서 상기 제조된 고농축 커피액(WSA1)의 소정량과 희석용매(ASRD)의 소정량을 혼합하여 새로운 목표 농도(TC')에 도달하는 커피액을 제조하는 것이다. 이때 상기 희석용매는 물 또는 고농축 커피액의 농도보다 저농도인 커피액일 수 있다. 상기 소정량 혼합하는 배합비율은 본 발명의 상기 <수학식 12> 및 <수학식 13>을 적용하는 것이 가능하다. 이렇게 고농축액을 혼합 희석하는 농도 조절 방법을 통하여 다양한 농도의 커피액을 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 적용예로서 커피 농도를 조절하는 방법을 설명하였으나, 본 발명의 농도조절 방법을 활용할 경우 차(茶)류, 한약, 와인, 주류, 간장, 식초, 쥬스, 액젓, 발효 식품 등의 농도가 다른 물질을 농도가 일정하게 배합 조절하는데 유용하게 활용될 수 있다. 예컨대, 당도의 경우 사탕수수를 추출한 쥬스 또는 당을 함유한 맥아 등을 사용하여 당도를 조절하거나, 재료에 따라서 원산지, 계절에 따라서 당도가 각기 다른 첨가제를 활용하여 목표하는 당도로 조절하는 경우가 있다. 염도의 경우도 함초, 야채, 수상해초류 등을 이용하여 염분을 추출하여 염도를 조절하거나, 산도의 경우는 산야초, 곡물, 과일 등이 혼합되어 있는 상태에서 걸러내면서 산도를 조절하는 경우가 있다. 알코올의 경우는 알코올을 발효시키면서 주박이 있는 상태에서 걸러내어 알코올의 농도를 조절하는 경우가 있다. 본 발명의 상기와 같이 당도, 염도, 산도 및 알코올의 농도 등을 목표하는 농도로 조절하는데 이용될 수 있다.

Claims

추출된 특정 성분의 농도 조절 방법에 있어서,
ⅰ) 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ) 산출단계;
ⅱ) 상기 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)에 미달되는 양(AIQ)을 추출용매(ASS)로 추출하여 묽은 용액(WSA1)을 제조하는 1차 추출단계; 및
ⅲ) 상기 추출대상 물질을 추가로 투입(AQ)하여 상기 특정 성분을 상기 1차 추출된 묽은 용액(WSA1)으로 추출하여 농도를 강화하는 2차 추출단계;
를 포함하되,
상기 추출용매(ASS)의 투입량은 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량(DW)을 포함하며, 상기 ⅲ) 단계 수행으로 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)에 도달시키는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
추출된 특정 성분의 농도 조절 방법에 있어서,
ⅰ) 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ) 산출단계;
ⅱ) 상기 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)에 초과되는 양(AIQ)을 추출용매(ASS)로 추출하는 고농축액(WSA1) 제조단계; 및
ⅲ) 상기 고농축액(WSA1)과 희석용매(ASRD)를 혼합하여 상기 특정 성분의 농도 희석단계;
를 포함하되,
상기 추출용매(ASS)의 투입량은 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량(DW)을 포함하며, 상기 ⅲ) 단계 수행으로 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)에 도달시키는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
제2항에 있어서,
상기 고농축액(WSA1)을 제조한 후, 상기 고농축액(WSA1)과 상기 희석용매(ASRD)를 소정의 배합비율로 혼합하여 상기 특정 성분의 농도를 희석함으로써 목표 농도(TC)에 도달시키는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
제3항에 있어서,
상기 소정의 배합비율로 혼합하기 위한 희석용매(ASRD)는 상기 특정 성분을 포함하는 용액이되, 상기 특정 성분의 농도는 상기 고농축액의 농도보다 저농도인 용액인 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)은 하기의 <수학식 1> 또는 <수학식 2>를 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 1>
EAQ = {TC X (WSAf - WSAf X TC/100)} / {ECA - TC -(TC X EDWR)}
<수학식 2>
EAQ = {100 X WSAf X TC} / {ECA X (100 - TC)}
(단, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, ECA는 추출대상 물질에서 특정 성분의 예상 농도, EDWR는 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율임)
제5항에 있어서,
상기 추출대상 물질에서 특정 성분의 예상 농도(ECA)는 이전에 저장된 추출대상 물질에서 특정 성분의 농도(CA) 데이터를 적용하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
제5항에 있어서.
상기 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율(EDWR)은 이전에 저장된 용매 손실율(DWR) 데이터를 적용하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출대상 물질의 특정 성분을 목표 농도(TC)로 추출하기 위한 추출대상 물질의 예상 투입량(EAQ)에 미달되는 양 또는 초과되는 양을 추출하기 위한 추출용매(ASS)의 투입량은 하기의 <수학식 3>을 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 3>
ASS = WSAf + (EDWR X EAQ) - (WSAf X TC / 100))}
(단, ASS는 추출용매의 투입량, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, EDWR는 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 예상 손실율임)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출대상 물질 단위 중량 대비 흡수된 용매량 비율인 용매 손실율(DWR)은 하기 <수학식 4>에 의해 산출하여 데이터에 저장하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.
<수학식 4>
DWR = (DW / AIQ)
(단, DW는 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량, AIQ는 추출대상 물질의 1차 투입량임)
제9항에 있어서,
상기 추출대상 물질이 흡수하여 손실되는 용매량(DW)은 하기 <수학식 5> 또는 <수학식 6>에 의해 산출하여 데이터에 저장하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 5>
DW = ASS1 + {WSA1 (PC1 - 100)} / 100
<수학식 6>
DW = ASS1 - WSA1 + (WSA1 X TC / 100)
(단, ASS1은 1차로 투입되는 추출용매의 중량, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액 또는 고농축액의 중량, PC1은 1차 측정되는 현재농도임)
제10항에 있어서,
상기 1차로 투입되는 추출용매의 중량(ASS1)은 하기 <수학식 7>에 의해 산출하여 데이터에 저장하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 7>
ASS1 = WSA1 - (WSA1 X PC1/100)
(단, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액 또는 고농축액의 중량, PC1은 1차 측정되는 현재농도임)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출대상 물질에서 특정 성분의 농도(CA)는 하기의 <수학식 8>에 의해 산출되며, 데이터에 저장되어 차후 상기 추출대상 물질에서 특정 성분의 예상 농도(ECA)로 사용되는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 8>
CA = {100 X PC1 X WSA1 X (100 - PC1)} / AIQ X (100 - PC1)
(단, PC1은 1차 추출된 묽은 용액의 1차 측정되는 현재 농도, WSA1은 1차 추출된 묽은 용액의 중량, AIQ은 추출대상 물질의 1차 투입량임)
제1항에 있어서,
상기 2차 추출을 위한 추출대상 물질의 추가 투입량(AQ)은 하기의 <수학식 9> 또는 <수학식 10>을 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 9>
AQ = {100 X AIQ X (TC - PC1)} / {PC1 X (100 - TC)}
<수학식 10>
AQ = {100 X WSAf X (TC - PC1)} / {CA X (100 - TC)}
(단, AIQ는 추출대상 물질의 1차 투입량, PC1는 1차 추출된 묽은 용액의 1차 측정되는 현재 농도, WSAf는 최종 생산할 추출용액의 중량, CA는 추출대상 물질에서 특정 성분의 농도임)
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고농축액(WSA1)과 희석용매(ASRD)를 소정의 배합 비율로 혼합하여 상기 특정 성분을 희석함으로써 목표 농도(TC)에 도달시키기 위한 희석용매(ASRD)의 투입량은 하기의 <수학식 11>을 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 11>
ASRD = [{PC1 X ASS X (100 - TC)] / [TC X (100 - PC1)}] - ASS
(단, ASRD는 희석용매의 투입량, PC1는 고농축액의 1차 측정되는 현재 농도, ASS는 고농축액 제조를 위한 추출용매량임)
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 고농축액(WSA1)과 상기 희석용매(ASRD)를 소정의 배합비율로 혼합하기 위한 상기 고농축액의 배합량(WSA1 of FQS)과 상기 희석용매의 배합량(ASRD of FQS)은 하기의 <수학식 12> 및 <수학식 13>을 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 농도 조절 방법.

<수학식 12>
WSA1 of FQS = FQS X WSA1 / (WSA1 + ASRD)
<수학식 13>
ASRD of FQS = FQS X ASRD / (WSA1 + ASRD)
(단, FQS는 고농축액과 용매를 혼합하여 최종 제조되는 용액의 중량, WSA1는 고농축액의 중량, ASRD는 고농축액을 희석하여 목표 농도에 도달시키기 위한 희석용매의 중량임)