KR102459542B1 - 과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 - Google Patents
과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102459542B1 KR102459542B1 KR1020200161780A KR20200161780A KR102459542B1 KR 102459542 B1 KR102459542 B1 KR 102459542B1 KR 1020200161780 A KR1020200161780 A KR 1020200161780A KR 20200161780 A KR20200161780 A KR 20200161780A KR 102459542 B1 KR102459542 B1 KR 102459542B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coffee grounds
- caffeine
- weight
- parts
- hydrogen peroxide
- Prior art date
Links
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 114
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 title claims abstract description 57
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 52
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 title description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 8
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 abstract description 3
- -1 ornaments Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 7
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 5
- 241000533293 Sesbania emerus Species 0.000 description 5
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 5
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 244000013123 dwarf bean Species 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclopentane Chemical compound C=CC1CCCC1 BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000021331 green beans Nutrition 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004334 sorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010199 sorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229940075582 sorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Tea And Coffee (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
본 발명은 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 커피 찌꺼기를 세척하는 단계; b) 상기 세척된 커피 찌꺼기 및 용매를 혼합한 후 열수 처리하는 단계; c) 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계; 및 d) 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계를 포함하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 관한 것이다.
본 발명은 커피를 내린 후 폐기되는 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 단기간 내에 효과적으로 저감할 수 있는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 제조비용이 저렴하면서 친환경적인 동시에 카페인의 함량이 적어 비료, 장식품, 탈취제 등의 분야에 폭넓게 재활용될 수 있는 커피 찌꺼기를 제공할 수 있다.
본 발명은 커피를 내린 후 폐기되는 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 단기간 내에 효과적으로 저감할 수 있는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 제조비용이 저렴하면서 친환경적인 동시에 카페인의 함량이 적어 비료, 장식품, 탈취제 등의 분야에 폭넓게 재활용될 수 있는 커피 찌꺼기를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 커피 찌꺼기를 세척하는 단계; b) 상기 세척된 커피 찌꺼기 및 용매를 혼합한 후 열수 처리하는 단계; c) 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계; 및 d) 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계를 포함하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 관한 것이다.
최근 카페 산업이 발달하면서 커피를 만들기 위한 생두와 원두의 수입량은 2014년 13만 3,000톤에서 2019년 16만 7,654톤으로 증가하였다. 이에 따라 커피 찌꺼기의 발생량 또한 꾸준히 증가 추세에 있다.
커피 찌꺼기는 국내에서는 2018년 기준 연간 약 12만 톤, 전 세계적으로는 약 750만 톤이 발생하고 있다. 이렇게 발생하는 커피 찌꺼기는 생활 폐기물로 분류되어 재활용되지 못하고 대부분은 매립 및 소각 처리되고 있는 실정이다.
커피 찌꺼기의 재활용 방안은 기존에도 꾸준히 연구되어 왔던 사항이다. 이는 커피 찌꺼기가 가지는 커피 향이 오랫동안 지속되며, 커피 찌꺼기의 짙은 갈색 색깔 역시 매력적인 인상을 갖기에 충분하기 때문이다. 또한 짙은 커피 향을 통한 탈취 효과가 있어 이를 통해 커피 찌꺼기를 활용한 장식품 및 향초 등의 생산품이 개발된 바 있고 현재도 커피찌꺼기를 재활용하여 새로운 가치를 창출할 수 있는 생산품에 대해 활발한 연구가 지속 중이다.
또한 커피 찌꺼기에는 식품 성장에 좋은 질소, 인산, 칼륨, 폴리페놀 등이 풍부하고 중금속 성분이 존재하지 않으며 유기질 함량이 높고 통기성이 좋아 식물의 성장에 필요한 비료로 활용할 수 있다.
그러나 커피 찌꺼기는 잔존하는 카페인으로 인해 토양을 카페인으로 오염시킨다. 카페인은 수용성이자 지용성인 양쪽성 물질로 토양에 빠르게 흡수됨과 동시에 식물에게도 빠르게 흡수되는데, 카페인에 오염된 토양은 식물이 다른 영양분을 흡수하지 못하게 방해하며 이로 인해 식물이 죽기도 한다.
커피 찌꺼기의 카페인 함량을 줄이기 위해서 낙엽이나 톱밥 등을 섞거나 발효를 돕는 미생물인 EM 효소를 섞어서 발효시키는 방법을 사용하고 있으나, 이 과정은 짧으면 1달, 길면 약 2달가량이 소요되어 커피 찌꺼기의 활발한 재활용을 저하시키는 요인이 되었다.
따라서 커피 찌꺼기의 카페인을 단기간 내에 효과적으로 저감할 수 있는 기술개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 커피를 내린 후 폐기되는 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 단기간 내에 효과적으로 저감할 수 있는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 제조비용이 저렴하면서 친환경적인 동시에 카페인의 함량이 적어 비료, 장식품, 탈취제 등의 분야에 폭넓게 재활용될 수 있는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 a) 커피 찌꺼기를 세척하는 단계;
b) 상기 세척된 커피 찌꺼기 및 용매를 혼합한 후 열수 처리하는 단계;
c) 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계; 및
d) 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계를 포함하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 b) 단계의 용매는 증류수인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 b) 단계의 용매는 증류수 및 과산화수소인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에,
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기, 증류수, 과산화수소 및 유기산을 혼합한 후 열수 처리하는 단계; 및
상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 d) 단계 이후에,
상기 건조된 커피 찌꺼기를 숙성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 저감방법으로 제조되는 커피 찌꺼기를 제공한다.
본 발명은 커피를 내린 후 폐기되는 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 단기간 내에 효과적으로 저감할 수 있는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 제조비용이 저렴하면서 친환경적인 동시에 카페인의 함량이 적어 비료, 장식품, 탈취제 등의 분야에 폭넓게 재활용될 수 있는 커피 찌꺼기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 카페인 함량을 측정하기 위한 LC 분석 조건을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 카페인 함량을 측정하기 위한 MS 분석 조건을 나타낸다.
도 3은 실시예 1, 3 및 4의 LC 크로마토그래피의 카페인 피크를 나타낸다.
도 4는 실시예 1, 3 및 4의 Mass spectrum을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 카페인 함량을 측정하기 위한 MS 분석 조건을 나타낸다.
도 3은 실시예 1, 3 및 4의 LC 크로마토그래피의 카페인 피크를 나타낸다.
도 4는 실시예 1, 3 및 4의 Mass spectrum을 나타낸다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 a) 커피 찌꺼기를 세척하는 단계;
b) 상기 세척된 커피 찌꺼기 및 용매를 혼합한 후 열수 처리하는 단계;
c) 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계; 및
d) 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계를 포함하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 관한 것이다.
상기 a) 단계는 원두를 추출하고 남은 커피 찌꺼기를 세척하는 단계로서, 커피 찌꺼기에 잔존하는 이물질을 물로 세척하거나 압축공기로 세척할 수 있다.
세척한 커피 찌꺼기는 그대로 사용하거나, 자연건조, 열풍건조 등의 건조방법으로 건조하거나 또는 여과장치를 사용하여 여과한 후 다음 공정을 수행할 수 있다.
상기 b) 단계는 상기 세척된 커피 찌꺼기 및 용매를 혼합한 후 열수 처리하는 단계로서, 상기 단계를 통해 커피 찌꺼기에 남아 있는 카페인의 함량을 저감시킬 수 있다.
열수 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 용매 300~3,000중량부를 가하고 50~90℃에서 1~12시간 가열하여 처리할 수 있다.
상기 용매는 증류수, 에탄올, 과산화수소 등이 사용될 수 있으며, 상기 용매는 커피 찌꺼기의 가열 처리 동안 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 추출하거나 카페인을 산화함으로써 카페인의 함량을 저감시킬 수 있다.
상기 용매는 증류수 및 과산화수소를 동시에 사용할 수 있으며, 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 증류수 및 과산화수소의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
또한 상기 용매는 증류수, 에탄올 및 과산화수소를 동시에 사용할 수 있으며, 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부 및 에탄올 10~50중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 증류수, 에탄올 및 과산화수소의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
열수 처리한 커피 찌꺼기는 그대로 사용하거나, 자연건조, 열풍건조 등의 건조방법으로 건조하거나 또는 여과장치를 사용하여 여과한 후 다음 공정을 수행할 수 있다.
상기 c) 단계는 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계로서, 자외선은 커피 찌꺼기에 남아 있는 카페인을 산화하여 카페인의 함량을 저감시킬 수 있다.
상기 자외선 처리는 2~30분 동안 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5~20분 자외선을 조사하는 것이 좋다. 조사 시간이 2분 미만인 경우 카페인의 제거능력이 미미하고, 조사 시간이 30분을 초과하는 경우 커피 찌꺼기의 표면특성이 저하될 수 있다.
상기 d) 단계는 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계로서, 수득한 커피 찌꺼기를 60~150℃에서 1~50시간 건조할 수 있다. 이때 건조 방법은 한정하지 않으며, 건조 후에 살균 소독을 수행할 수도 있다.
본 발명은 상기 b) 단계 및 c) 단계를 2회 이상 반복할 수 있으며, 상기 단계를 반복함에 따라 커피 찌꺼기에 남아 있는 카페인의 함량을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 b) 단계 및 c) 단계를 동시에 수행할 수도 있으며, 이를 통해 카페인 함량의 저감효과를 극대화할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에, 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기, 용매 및 유기산을 혼합한 후 열수 처리하는 단계; 및 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열수 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 용매 300~3,000중량부 및 유기산 10~50중량부를 가하고 50~90℃에서 1~12시간 가열하여 처리할 수 있다.
상기 용매는 증류수, 에탄올, 과산화수소 등이 사용될 수 있으며, 상기 용매는 커피 찌꺼기의 가열 처리 동안 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 추출하거나 카페인을 산화함으로써 카페인의 함량을 저감시킬 수 있다.
상기 용매는 증류수 및 과산화수소를 동시에 사용할 수 있으며, 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 증류수 및 과산화수소의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
또한 상기 용매는 증류수, 에탄올 및 과산화수소를 동시에 사용할 수 있으며, 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부 및 에탄올 10~50중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 증류수, 에탄올 및 과산화수소의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
상기 유기산은 카페인의 산화작용을 촉진시키고, 살균 작용 및 냄새 제거 기능을 나타낼 수 있다.
상기 유기산으로는 구연산, 사과산, 호박산, 주석산, 소르빈산, 아스코르빈산, 젖산, 초산 및 글루콘산 중에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 유기산은 구연산 및 사과산을 동시에 사용할 수 있으며, 구연산 및 사과산의 중량비는 60~80:20~40 인 것이 바람직하다. 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
또한 상기 유기산은 구연산, 사과산 및 주석산을 동시에 사용할 수 있으며, 구연산, 사과산 및 주석산의 중량비는 100:20~40:5~15 인 것이 바람직하다. 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 카페인을 효과적으로 제거할 수 있고, 수득된 커피 찌꺼기의 탈취 특성 및 가공성이 향상될 수 있다.
또한 본 발명은 열수 처리 시 촉매를 추가로 첨가할 수 있으며, 상기 촉매는 카페인의 산화작용을 촉진시킬 수 있다.
상기 촉매로는 이산화티탄, 이산화지르코늄, 산화철, 바나듐산 비스무트 및 탄탈산염에서 선택되는 하나 이상이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 촉매의 함량은 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 함량이 1중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 커피 찌꺼기의 표면 특성이 저하된다.
본 발명은 상기 d) 단계 이후에, 상기 건조된 커피 찌꺼기를 10~60℃에서 1~10일 숙성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 숙성 과정을 통해 커피 찌꺼기에 잔존하는 카페인을 추가적으로 제거할 수 있고, 커피 찌꺼기의 기공구조, 모폴러지 등 형태안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 숙성하는 단계는 수득된 커피 찌꺼기를 10~30℃에서 1~5일 숙성하는 제1단계; 및 40~60℃에서 1~5일 숙성하는 제2단계를 포함할 수 있다.
숙성하는 단계를 2단계로 수행함으로써 카페인 제거효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.
(LC-MS 측정)
카페인 함량을 측정하기 위한 LC 및 MS 분석 조건을 도 1 및 도 2에 제시된다.
(카페인 함량)
커피 찌꺼기에 존재하는 카페인의 함량은 LC-MS 분석에 의해 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 1)
원두를 추출하고 남은 커피 찌꺼기를 물로 세척한 후, 세척된 커피 찌꺼기를 증류수로 열수 처리하였다. 이때 열수 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 증류수 1,000중량부를 가하고 70℃에서 3시간 가열하였다.
상기 열수 처리된 커피 찌꺼기를 여과를 통해 고액분리를 진행한 후, 분리된 커피 찌꺼기에 10분 동안 자외선을 조사하였다. 이때 자외선 조사는 UV-ozone cleaner(UVO cleaner AH-1700, AHTECH LTS Co. Ltd.)를 사용하여 상온 및 상압에서 수행되었다.
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 80℃에서 3시간 건조하여 커피 찌꺼기를 수득하였다.
(실시예 2)
원두를 추출하고 남은 커피 찌꺼기를 물로 세척한 후, 세척된 커피 찌꺼기를 과산화수소로 가열 처리하였다. 이때 가열 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 과산화수소 1,000중량부를 가하고 70℃에서 3시간 가열하였다.
상기 가열 처리된 커피 찌꺼기를 여과를 통해 고액분리를 진행한 후, 분리된 커피 찌꺼기에 10분 동안 자외선을 조사하였다. 이때 자외선 조사는 UV-ozone cleaner(UVO cleaner AH-1700, AHTECH LTS Co. Ltd.)를 사용하여 상온 및 상압에서 수행되었다.
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 80℃에서 3시간 건조하여 커피 찌꺼기를 수득하였다.
(실시예 3)
가열 처리 및 자외선 조사를 1회 반복한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 커피 찌꺼기를 수득하였다.
(실시예 4)
가열 처리 및 자외선 조사를 2회 반복한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 커피 찌꺼기를 수득하였다.
도 3은 실시예 1, 3 및 4의 LC 크로마토그래피의 카페인 피크를 나타내고, 도 4는 실시예 1, 3 및 4의 Mass spectrum을 나타낸다.
(실시예 5)
증류수 1,000중량부 대신에, 증류수 400중량부 및 과산화수소 600중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 커피 찌꺼기를 수득하였다.
(실시예 6)
원두를 추출하고 남은 커피 찌꺼기를 물로 세척한 후, 세척된 커피 찌꺼기를 열수 처리하였다. 이때 열수 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 증류수 400중량부 및 과산화수소 600중량부를 가하고 70℃에서 3시간 가열하였다.
상기 열수 처리된 커피 찌꺼기를 여과를 통해 고액분리를 진행한 후, 분리된 커피 찌꺼기에 10분 동안 자외선을 조사하였다. 이때 자외선 조사는 UV-ozone cleaner(UVO cleaner AH-1700, AHTECH LTS Co. Ltd.)를 사용하여 상온 및 상압에서 수행되었다.
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 열수 처리하였다. 이때 열수 처리는 커피 찌꺼기 100중량부에 대하여 증류수 400중량부, 과산화수소 600중량부 및 구연산 20중량부를 가하고 70℃에서 3시간 가열하였다.
상기 열수 처리된 커피 찌꺼기를 여과를 통해 고액분리를 진행한 후, 분리된 커피 찌꺼기에 10분 동안 자외선을 조사하였다.
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 80℃에서 3시간 건조하여 커피 찌꺼기를 수득하였다.
(비교예 1)
자외선 조사하는 단계를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 커피 찌꺼기를 수득하였다.
| m/z | Avg Mass | 카페인 함량 (부피%) |
|
| 실시예 1 | 195.0728 | 194.2 | 22.5 |
| 실시예 2 | 195.0725 | 194.2 | 17.6 |
| 실시예 3 | 195.0722 | 194.2 | 12.2 |
| 실시예 4 | 195.0722 | 194.2 | 8.9 |
| 실시예 5 | 195.0722 | 194.2 | 7.2 |
| 실시예 6 | 195.0722 | 194.2 | 3.8 |
| 비교예 1 | 195.0722 | 194.2 | 43.6 |
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 6은 커피 찌꺼기에 포함된 카페인 함량이 낮음을 확인할 수 있다. 특히 실시예 4 내지 6은 상기 특성이 가장 우수하다.
반면 비교예 1은 실시예에 비해 상기 특성이 열등한 것을 알 수 있다.
Claims (7)
- a) 커피 찌꺼기를 세척하는 단계;
b) 상기 세척된 커피 찌꺼기 100중량부 및 용매 300~3,000중량부를 혼합한 후 열수 처리하는 단계;
c) 상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계; 및
d) 상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기를 건조하는 단계를 포함하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법에 있어서,
상기 b) 단계의 용매는 증류수, 과산화수소 및 에탄올을 동시에 사용하고,
상기 증류수 100중량부에 대하여 과산화수소 100~300중량부 및 에탄올 10~50중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 c) 단계와 d) 단계 사이에,
상기 자외선 처리된 커피 찌꺼기, 증류수, 과산화수소 및 유기산을 혼합한 후 열수 처리하는 단계; 및
상기 열수 처리한 커피 찌꺼기를 자외선 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법.
- 제1항에 있어서,
상기 d) 단계 이후에,
상기 건조된 커피 찌꺼기를 숙성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200161780A KR102459542B1 (ko) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200161780A KR102459542B1 (ko) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220073583A KR20220073583A (ko) | 2022-06-03 |
| KR102459542B1 true KR102459542B1 (ko) | 2022-10-27 |
Family
ID=81982937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200161780A KR102459542B1 (ko) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102459542B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102536462B1 (ko) * | 2021-03-05 | 2023-05-26 | 유민철 | 커피박을 이용한 미세플라스틱 제거용 흡착제 및 이의 제조 방법. |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8400759A (nl) * | 1984-03-09 | 1985-10-01 | Douwe Egberts Tabaksfab | Werkwijze voor de gelijktijdige verwijdering van caffeine en andere potentieel voor de gezondheid nadelige stoffen uit koffie. |
| KR20140103465A (ko) * | 2013-02-18 | 2014-08-27 | 손승남 | 커피박으로부터 유지류를 추출하는 방법 |
| KR101716952B1 (ko) | 2015-04-29 | 2017-03-15 | 김병열 | 카페인이 저감된 발효 커피 생두의 제조방법 및 이로부터 제조된 발효 커피 원두 |
| KR102351279B1 (ko) * | 2019-04-18 | 2022-01-13 | 영남대학교 산학협력단 | 커피 찌꺼기를 포함하는 탈취 조성물 및 이를 포함하는 위생 제품 |
-
2020
- 2020-11-26 KR KR1020200161780A patent/KR102459542B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 신민정 외. 커피 찌꺼기의 카페인 용출 및 산화분해 특성. Journal of Environmental Science International. 2018.12. 27(12), 1205-1214 1부.* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220073583A (ko) | 2022-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102459542B1 (ko) | 과산화수소 및 자외선 조사에 의한 커피 찌꺼기의 카페인 저감방법 | |
| JP6603481B2 (ja) | ホップ加工品、及びホップ加工品を原料に用いたビールテイスト飲料 | |
| KR20180031994A (ko) | 향기 나는 식초 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR101053985B1 (ko) | 녹차성분 함유 식용유지의 제조 방법 | |
| CN105685279A (zh) | 一种黑毛茶的加工方法 | |
| JP2017046670A (ja) | ホップ加工品の製造方法、及びビールテイスト飲料 | |
| CN111013534A (zh) | 一种中温生物炭及其制备方法和应用 | |
| CN111213745B (zh) | 一种工夫红茶及提高工夫红茶甜醇鲜爽品质的加工方法 | |
| CN112515142A (zh) | 制备剁椒的方法 | |
| RU2736112C1 (ru) | Способ обработки сухого черного чая | |
| CN108812967A (zh) | 抹茶生产工艺 | |
| CN108850294A (zh) | 一种抹茶的生产工艺 | |
| US20210324296A1 (en) | Method for producing clarified oil from coffee grounds and from whole and/or damaged beans | |
| KR101852167B1 (ko) | 커피 슬러지를 이용한 커피 염료의 제조방법 | |
| CN111903785B (zh) | 一种陈香香韵青砖茶的加工方法 | |
| KR20200138949A (ko) | 비타민 나무 열매 추출물을 이용한 발효주 제조 방법 | |
| KR20100037847A (ko) | 비타민 나무 열매 추출물을 이용한 발효주 제조 방법 | |
| KR100704656B1 (ko) | 능이버섯을 재료로 하는 술 및 그 제조방법 | |
| CN208590491U (zh) | 移动式名优绿茶快速冷却槽 | |
| KR101690031B1 (ko) | 황칠나무 발효차의 제조방법 및 이로부터 제조된 황칠나무 발효차 | |
| SU1034685A1 (ru) | Способ производства красного ча | |
| KR102174614B1 (ko) | 칡 와인 제조방법 | |
| KR101701516B1 (ko) | 초고압 전처리 과정을 포함하는 대두유 추출방법 | |
| KR20220067114A (ko) | 쓴맛 강도가 낮은 인삼 및 이의 제조방법 | |
| CN107494633A (zh) | 牧场消毒剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |