KR102613580B1 - 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법 - Google Patents

저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

나노버블을 이용하여 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법으로서, 허브를 세척한후 건조하고 분쇄하는 제1단계와 분쇄된 허브를 나노버블 정제수에 불리는 제2단계와 제2단계이후에 나노버블 정제수와 함께 가압하는 제3단계와 불순물을 거르는 제4단계와 살균하는 제5단계를 포함한다.

Description

저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING HERB TEA}
본 발명은 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
[과제고유번호] D2020132
[부처명] 경기도
[연구관리전문기관] (재)경기도경제과학진흥원
[연구사업명] 경기도 수면제품및 서비스상용화 지원사업
[연구과제명] 취침전 수면에 도움을 줄 수 있도록 저온으로 추출하여 편리하게 마실 수 있는 스틱형태의 액상차 출시
[주관기관] ㈜마나에프앤비
[연구기간] 2020.6.1. ~ 2020.11.30.
본 발명은 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법에 관한 것이다. 종래에 허브차를 마시기 위해서는 인스턴트 커피 등을 마실 때와 비교하여 많은 시간과 노력이 들어가는데 뜨거운 물을 준비하기 위하여 전기포트를 준비하여 물을 끓이거나 시원하게 마시는 경우에는 끓인 물에 우려낸 허브차에 얼음을 넣거나 하였다. 그런데 찬물에서는 유효성분이 충분히 우러나오지 않아서 뜨거운 물에 일정시간동안 우리게 되는데 일정한 시간을 지나게 되면 쓴맛이나 텁텁한 맛이 강하게 나오게 된다. 그래서 티백을 건져 내는게 좋은데 이러한 방법은 인스턴트 커피나 액상커피를 음용하는 것에 비해서 많은 시간과 노력이 들게 된다.
종래에도 대한민국 특허 등록 제10-1501013호 '찬물에 우려먹는 냉침차및 그제조방법'의 경우 잘게썰은 맥문동, 우엉, 돼지감자, 구기자로부터 선택된 차의 원료에 생강즙과 술을 7:3부피비율로 섞은 혼합액을 투입하여 혼합액을 잘게 썰은 차의 원료에 침투시키고 타지 않도록 볶은 뒤 분쇄하여 분말 또는 티백화하여 찬물에 우려서 먹도록 하였으나 이러한 방법은 맥문동, 우엉 등을 원재료로 하는 일부 차에만 적용되는 것으로서 허브차에는 공통적으로 사용하기가 어려우며 특히 이러한 방법으로는 허브차에서 향을 느낄 수 있을 정도의 엑기스를 추출하는 것이 어렵다.
본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 극복하기위해 안출된 것으로서 보다 풍미가 좋으면서도 찬물에서도 쉽게 음용할 수 있는 차를 제공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 나노버블을 이용하여 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법을 제공하는데 허브를 세척한후 건조하고 분쇄하는 제1단계와 분쇄된 허브를 나노버블 정제수에 불리는 제2단계와 제2단계이후에 나노버블 정제수와 함께 가압하는 제3단계와 불순물을 거르는 제4단계와 살균하는 제5단계를 포함한다.
제1단계에서, 허브는 0.1mm 내지 1mm 정도의 크기로 잘게 분쇄되는 것을 특징으로 한다.
제3단계에서, 1.5내지 85bar 의 압력으로 가압하면서 추출한다.
하단에 배출구가 있는 카트리지(30)의 내부에 허브분쇄물을 채우고 허브분쇄물에 고르게 여러줄기의 나노버블수를 공급할 수 있도록하는 샤워헤드(33)가 형성되며 샤워헤드(33)에 연결된 물공급호스(35)를 통하여 나노버블수가 공급이 되며 커버(32)에는 공압호스(34)가 연결이 되어 가압하면서 나노버블수를 공급함으로써 카트리지 내에서 추출이 일어나 배출구를 통해 엑기스가 배출되도록 한다.
제2단계에서 제공하는 나노버블은 밑면과 윗면의 위상차가 10내지 30도인 내부기둥(21)이 다수개 길이방향으로 배치되며 중간부분의 단면이 입구와 출구의 단면보다 작은 노즐(20)에 물을 통과시키면서 단면의 직경이 작아지는 부분에서 노즐과 예각을 이루도록 압축공기입구(23)로 압축공기를 공급하면서 형성할 수 있다
압축공기입구(23)에도 밑면과 윗면의 위상차가 10내지 30도인 내부기둥(21)이 형성되어 와류를 형성할 수 있다
상기한 바와 같은 발명에 의하여 찬물에도 쉽게 음용이 가능한 엑기스를 제공하는 효과를 갖는다.
도1내지 도3은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 허브차의 추출은 언제 어디서나 바로 음용이 가능하도록 하며 전원이나 전기포트가 필요하지 않아 바로 음용할 수 있도록 하는 액상차를 제공한다. 따라서, 차에 따라 일정시간을 측정하고 티백을 꺼내야 하는 번거로움이 없으며 시간이 초과하도록 우리는 일도 없어 텁텁한 성분이 들어간 차를 마시지 않아도 되도록 한다.
본 발명은 이를 위해서 가압방식을 이용하여 찻잎에서 엑기스를 추출하도록 하는데 저온에서도 추출이 가능하도록 나노버블을 이용하여 추출을 한다. 나노버블이란 액체 속에 공기나 기타 기체를 포함하는 버블로서 직경이 1마이크로미터 이하의 미세기포로서 수십 내지 수백나노단위 크기를 갖는 기포를 말한다. 통상의 기포가 약 1밀리미터 정도의 크기를 갖는데 이러한 기포는 수면위로 빠르게 상승하여 파열되는데 마이크로단위의 기포는 수면으로의 상승속도가 느리고 대개는 수중에서 축소하고 소멸하여 용해되며 오랜 시간 동안 남아있게 된다. 나노기포는 이보다 더 작은 크기로서 물속에서 장시간 유지되는 특성을 가지며 나노기포는 물속에서 파열될 때 물속의 세균, 대장균을 살균한다고 알려져 있어 폐수처리, 수경재배 등 많은 분야에서 사용된다.
본 발명에서는 허브를 이용한 액상차를 제조하기 위하여 허브차의 원료가 되는 허브를 건조후 갈아서 추출을 하게 되는데 추출시 가압하면서 나노버블을 투입하여 추출을 한다. 특히 찬물에서 우려서 마실수 있게 하기 위해서는 엑기스 형태로 우러나야 하는데 가압할 수 있는 압력에는 제한이 있으며 허브의 풍미를 유지하기 위해서 저온의 나노버블수를 사용하여 추출을 한다.
도1은 본 발명에 따라 허브차를 추출하는 방법을 도시하는 도면이다. 최초에 차로 만들려는 허브를 건조한 뒤 파쇄한다. 본 발명에서 언급하는 허브는 차로 만들어 음용하는 모든 종류의 향이 나는 식물을 포함한다. 사용되는 허브의 종류에 따라서 가압되는 압력과 분쇄되는 크기등은 달라질 수 있으나 기본적인 공정은 동일하다.
허브는 세척 후에 0.1mm 내지 1mm 정도의 크기로 잘게 분쇄한다. 허브의 크기가 크면 가압추출이 잘 이루어지지 않으며 0.1mm 이하의 크기에서는 추출시 차이가 별로 나지 않는다.
분쇄한 허브는 가압기에 정제수를 함께 넣고 약 2분내지 3분을 불리게 된다. 정제수 100중량부에 대하여 허브 1내지 2중량부를 넣는데 불림에 의하여 허브가 수분을 충분히 흡수하게 되어 가압추출시 추출이 더 잘될 수 있다.
정제수는 나노버블 생성기를 통과하여 나노버블을 생성한 상태로서 나노버블이 생성된 상태에서 불림 작업을 하며 불림이 끝나게 되면 나노버블수를 담은 상태로 가압을 하여 추출이 이루어지도록 한다. 이 때 약 1.5내지 85bar 의 압력으로 가압을 하게 된다. 나노버블이 가해지는 압력에 의해 터지면서 허브 분쇄물에서 엑기스를 추출하는 것을 돕게 되는데 이러한 방법으로 저온수를 이용하여 나노버블을 이용하여 추출하는 것은 가열하지 않은 상태에서 추출하기 때문에 허브 본래의 향과 풍미가 살아 있으며 보다 깊은 맛을 느낄 수 있게 된다,
가압은 약 2내지3분정도의 시간 동안 이루어지며 가압이 끝난 후에는 엑기스가 녹아있는 추출수 만을 남기고 부유물은 필터로 걸러서 버리게 된다.
남겨진 추출수는 상온에서 일주일 정도 숙성시키며 안정시키게 된다. 가압이 끝난 액상차를 그대로 사용하게 되면 안정이 되어 있지 않아 향이 일정하지 않으며 때로는 떫은 맛을 느낄 수 있으나 일주일 정도 숙성을 시키면 전체적으로 고른 맛을 가지게 된다.
숙성이 끝난 엑기스를 담은 액상차는 살균과정을 거쳐 포장지에 담이 판매하게 된다. 숙성이 끝난 엑기스는 액체의 형태로서 물에 섞어서 마실 수 있으며 뜨거운 물이나 찬물에 섞어도 허브 본연의 향을 느낄 수가 있게 된다.
이러한 방법으로 제조된 허브자는 종래와 같이 티백형태의 허브를 뜨거운 물에 담궈서 우려서 먹을 필요가 없으며 찬물에도 쉽게 섞여 포장지를 개봉하고 물에 섞어 음용하면 된다. 그런데 잎을 잘게 자르는 경우 높은 압력에서도 추출이 잘 이루어지지 않는데 본 발명에서는 나노버블을 이용하여 허브의 추출율을 높이도록 하였다. 또한, 나노버블의 반응성을 높이고 나노버블의 생성을 쉽게 하기 위하여 나노버블을 생성할 때 와류를 발생시켜 나노버블의 발생율을 높인다. 와류상에서는 나노버블의 생성율이 더 높아져 나노버블이 많아진 만큼 허브의 추출을 더 용이하게 하여 압력을 많이 높일 수 없는 경우에 더욱 유용하다.
외부에서의 압력에 의해 나노버블이 쉽게 파열하게 되면 높은 압력에서는 나노버블의 양이 많지 않아 추출되는 허브의 양에 차이가 있지만 본 발명에서와 같은 와류생성기를 통과하여 만들어지면 나노버블의 수가 많아 좀더 고압에서도 유지되는 나노버블이 많아지며 고압에서 추출되는 허브차의 양이 더 많아지게 된다.
본 발명에서는 나노버블을 발생시키기 위해 공기공급기및 공기압출기를 구비하고 정제수와 공기를 혼합하여 나노버블을 발생시키는데 나노버블은 공간자기배열방식을 이용하여 나노버블을 발생시킬 수 있다. 즉, 세라믹 또는 유리 소재의 미세구형체를 고형화하여 실린더와 일체화하고 입체적으로 고형화된 미세 구형체가 3차원의 면심입방 격자 구조 형상을 하며 상기 구형체가 형상하는 3차원의 면심입방격자 구조체의 공극을 연속적으로 통과하는 과정에서 약 100나도 정도 크기의 나노버블이 형성된다. 이러한 방법이외에도 다양한 방법으로 생성된 나노버블을 생성할 수 있으며 와류를 이용하는 경우 나노버블의 생성량이 늘어나게 된다. 이를 위하여 압축공기를 이용하여 버블을 발생시키며 이것을 정제수와 섞는데 버블은 3차원의 면심입방격자구조체의 공극을 통과하면서 생성이 된다.
도2는 본 발명에 따라 커피를 추출하는 카트리지(30)의 일실시예를 도시한다. 카트리지(30)내에는 분말 상태의 차분쇄물(31)이 공급이 되어 있는데 카트리지(30)의 상면은 커버(32)로 덮혀 있으며 커버(32)를 통해 나노버블수와 공기압을 가하여 추출 카트리지(30)에 수용된 차분쇄물로부터 액상차를 추출하게 된다. 이를 위해서 도2에서와 같이 카트리지 내에서 차분쇄물에 여러줄기의 나노버블수를 넓게 분산해서 뿌려줄 수 있는 샤워헤드(33)와 고압의 공기압을 공급하는 공압호스(34)가 관통한 상태로 설치되어 실온의 물과 고압의 공기압을 추출 카트리지(30)내부에 수용된 차분쇄물(31)에 가하면서 액상차가 추출되도록 유도한다. 샤워헤드(33)는 중간에 가압펌프가 설치된 물공급호스(35)에 연결되어 물을 공급받아 분사한다. 버블노즐(36)은 나노버블을 형성하기 위한 압축공기를 투입하도록 할 수 있는데 버블노즐(36)없이 물공급호스(35)로 나노버블수를 투입하는 것도 가능하다. 나노버블수가 투입되는 경우에도 버블노즐(36)을 통하여 압축공기를 투입하면 나노버블수 내부의 나노버블의 양을 더 늘릴 수 있는데 이 때 버블노즐(36)과 물공급호스(35)가 만나는 곳의 직경은 물공급호스(35)의 다른부분의 직경보다 작아야 하며 물공급호스(35)내부에 밑면과 윗면에 위상차가 있는 내부기둥(21)이 형성되는 것이 좋다.
샤워헤드를 통해 분사되는 물의 온도는 섭씨 1도내지 35도 정도의 온도 이며 공압호스(34)에 의해 가해지는 공기압은 1 bar 내지 85bar 정도가 된다. 커피와 같은 작은 분말의 경우 20bar 이내의 공기압을 가하면 추출이 잘 이루어지지만 분쇄한 차잎 같은 경우는 85bar 정도까지 가압을 하여야만 한다. 카드리지의 아래쪽으로는 추출된 액상차가 떨어지는 것을 볼 수 있다.
커피를 추출할 때 저온의 물을 뿌리면서 시간을 두고 침출시키는 콜드브루와 같은 저온 추출 방법이나 고온의 증기를 고압으로 가하는 에스프레소 방식과 달라 고온의 액체를 사용하지 않기 때문에 본 발명에 의할 경우 차 고유의 맛과 향을 살릴 수 있게 된다.
또한, 압축공기를 이용하여 나노버블을 발생시킬 때 나노버블은 도3과 같은 노즐을 통과하도록 한다. 도3의 노즐(20)은 한쪽 방향으로 물이 들어와 다른 방향으로 나가는데 통로가 좁아지는 부분에서 압축공기가 들어와 물과 섞여 통로를 빠져나가며 나노버블수를 생성하게 되는데 물과 공기가 만나는 곳의 통로의 직경을 줄여서 유속이 빨라지게 하여 공기를 흡인하고 공기를 충분히 물에 용해시켜 외부로 토출되는데 외부로 토출될때 과포화상태가 되면서 대량으로 나노버블이 발생하게 된다. 압축공기입구(23)는 노즐(20)과 예각을 이루며 비스듬하게 형성이 되는데 도3에서와 같이 내부기둥이 형성되는 경우 내부기둥과 예각을 이루도록 하면서 형성이 된다. 압축공기입구(23)가 노즐(20)과 직각이 되면 내부기둥(21)이 형성되는 경우 노노즐(20)안에서의 물의 흐름이 제대로 이루어지지 않고 막히고 나노버블은 용해되지 않는데 압축공기입구(23)가 비스듬하게 형성이 되면 내부기둥(21)을 따라 움직이며 나노버블이 생성되면서 노즐내에서의 흐름이 원활하게 이루어진다.
도4에는 좀 더 많은 나노버블이 발생하도록 하기 위하여 노즐의 내부에 형성한 내부기둥을 도시한다. 내부기둥(21)은 왼쪽이나 오른쪽으로 약간씩 회전되어 형성되며 내부기둥이 다수개 형성되어 있어 공기가 노즐기둥에 부딪히면서 와류가 발생하게 되며 와류에 의하여 공기방울이 충격에 의하여 좀 더 작게 쪼개지게 된다. 공기의 통로에도 내부기둥(21)을 형성하여 와류를 형성할 수 있다.
노즐은 직경이 줄어들다 늘어나도록 되어 있어 직경이 좁은 곳을 지날 때는 빨라지다가 다시 느려지게 되는데 내부기둥(21)은 공기가 진행하는 방향으로 조금씩 휘어지도록 되어 있어 노즐을 따라 이동하는 공기들이 여러 개의 흐름으로 나뉘어져 서로 부딪히며 와류를 형성한다. 와류에 의해 생성되는 버블의 양이 많아지기 때문에 고압 환경에서도 유지되는 나노버블이 다수 생기게 된다.
도5는 내부기둥(21)을 도시한 것으로 밑면과 윗면의 위상차가 약 10내지 30도 정도 차이나게 형성된다. 즉, 밑면을 약 30도 정도 밑면이 놓인 평면에 대해 회전시키면 윗면이 되며 밑면과 윗면을 자연스럽게 연결하면 도4와 같은 회전하는 형태의 기둥이 된다. 밑면과 윗면의 위상차가 30도 이상이 되는 경우 물의 흐름에 과도하게 영향을 주게 되며 제조하기도 어렵게 된다. 위상차가 약10도 이하인 경우에는 효과가 크기 않게되며 바람직하게는 20도 전후인 것이 좋다.
나노버블의 직경은 수십에서 수백 나노미터를 갖는데 위와 같은 노즐을 이용하여 형성된 나노버블은 그 크기가 평균적으로 20~30% 직경이 더 작아지며 수가 많아지게 된다. 보통의 버블은 부력때문에 떠올라서 대기와 만나 파열하게 되는데 나노버블의 경우 부력이 작아 직경이 작을 수록 물속에서 머무르는 시간이 더 길어지게 되어 나노버블의 효과가 더 증대된다. 고압인 환경에서도 나노버블의 생존시간이 늘어나면서 같은 시간, 동일압력으로 추출을 한다고 하여도 추출되는 액상차의 농도가 더욱 짙어지게 된다.
20:노즐 21: 내부기둥
23: 압축공기입구 30: 카트리지
31: 차분쇄물 32: 커버
33: 샤워헤드 34: 공압호스
35: 물공급호스 36: 버블노즐

Claims (6)

  1. 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법으로서, 허브를 세척한후 건조하고 분쇄하는 제1단계와 분쇄된 허브를 나노버블 정제수에 불리는 제2단계와 제2단계이후에 나노버블 정제수와 함께 가압하는 제3단계와 불순물을 거르는 제4단계와 살균하는 제5단계를 포함하며
    제1단계에서, 허브는 0.1mm 내지 1mm의 크기로 잘게 분쇄되며
    제3단계에서, 1.5내지 85bar 의 압력으로 가압하면서 추출하며
    하단에 배출구가 있는 카트리지(30)의 내부에 허브분쇄물을 채우고 카트리지(30)의 상면은 커버(32)로 덮히며 커버(32)를 관통하여 고압의 공기압을 공급하는 공압호스(34)와 나노버블수를 넓게 분산하여 뿌려줄 수 있는 샤워헤드(33)가 설치되는데 샤워헤드(33)는 가압펌프가 설치된 물공급호스(35)와 나노버블을 형성하기 위해 압축공기를 공급하는 버블노즐(36)에 연결되어 샤워헤드(33)에 나노버블과 물이 섞인 나노버블수가 공급되어 공압호스(34)로부터 공급되는 고압의 공기압과 나노버블수에 의하여 카트리지 내에서 추출이 일어나 배출구를 통해 엑기스가 배출되도록 하는, 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 제2단계에서 제공하는 나노버블은 밑면과 윗면의 위상차가 10내지 30도인 내부기둥(21)이 다수개 길이방향으로 배치되며 중간부분의 단면이 입구와 출구의 단면보다 작은 노즐(20)에 물을 통과시키면서 단면의 직경이 작아지는 부분에서 노즐과 예각을 이루도록 압축공기입구(23)로 압축공기를 공급하면서 형성하는, 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법
  6. 제5항에 있어서, 압축공기입구(23)에도 밑면과 윗면의 위상차가 10내지 30도인 내부기둥(21)이 형성되어 와류를 형성하는, 저온수에서 추출하여 향미가 우수한 허브차를 제조하는 방법


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