KR20040047102A

KR20040047102A - 수액살균방법 및 수액음료

Info

Publication number: KR20040047102A
Application number: KR1020020075187A
Authority: KR
Inventors: 정만운
Original assignee: 정만운
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-06-05
Also published as: KR100497048B1

Abstract

본 발명은 음용 가능한 수액의 살균방법 및 수액음료에 관한 것이며, 특히 대나무 수액의 장기 보관을 가능케 하는 수액살균방법 및 수액음료에 관한 것으로서,

본 발명에 따른 수액살균방법은 (A) 135~140℃에서 2~3초간 유지하는 수액의 초고온순간살균 단계와 (B) 전극 간격 0.1~0.5㎝, 전기장 세기 3~25㎸/㎝, 펄스폭 0.5㎲~3.0㎲, 주파수 50~80Hz의 고전압 펄스를 3~64회 적용시키는 고전압펄스전기장 처리 단계로 구성되며, 본 발명에 따른 수액음료는 상기한 살균방법으로 처리된 살균수액에 설탕이나 과당이 0.2~5중량% 농도, 향료가 0.0001~0.02중량% 농도로 포함되며, 탄산가스가 1.4~3.5kg/cm²의 압력으로 함유되는 수액음료가 제공되고,

본 발명에 따른 살균 방법은 기존의 고압멸균법, 85~95℃, 10분의 습열살균법, 또는 60℃, 30분간의 저온살균법 등에 비하여 살균효과는 훨씬 효과적이면서 수액 중의 영양 성분에 대한 파괴는 극소화함과 동시에, 수액의 풍미를 저해하지 않는 효과적인 살균방법임과 아울러, 살균 시의 에너지 비용도 1/10 이하로 최소화할 수가 있고, 연속법의 적용이 가능한 공업적으로 효율적인 수액 살균 방법이며, 이를 이용한 수액 청량 음료는 보다 자연친화적이고 우리 국민의 기호에 적절히 부응할 수가 있으며 국민 건강에 크게 이바지할 수가 있을 것으로 기대된다.

Description

수액살균방법 및 수액음료{STERILIZATION METHODS FOR SAP AND SAP BEVERAGE THEREOF}

본 발명은 음용 가능한 수액의 살균방법 및 수액음료에 관한 것이며, 특히 대나무 수액의 장기 보관을 가능케 하는 수액살균방법 및 수액음료에 관한 것이다.

수액이란 목질부의 도관이나 가도관, 내수피 사부조직의 도관 내의 액체, 방사유세포를 통과하는 액체, 목질부 및 가지의 손상에 의해 유출되는 액체, 세포질 내의 액체 등과 같이 수목의 체내에 존재하는 액체를 총칭한다.

그러나, 수액이라 하여 모두 음용할 수 있는 것은 아니며, 수액의 음용이 가능한 대표적인 수종으로서는, 대나무, 단풍나무류인 고로쇠 나무나 당단풍나무, 자작나무류인 거제수나무, 자작나무, 박달나무, 물박달나무, 사스래나무 및 다래나무 등이다.

수액은 연중 계속 채취할 수는 없으며, 통상적으로 밤의 기온이 영하 3~4℃이고 낮의 기온이 10~15℃로서 낮과 밤의 온도차가 대략 15℃ 정도일 때 수목의 증산작용이 시작되므로 이 시기에 주로 채취하고, 채취 시기는 지역에 따라 차이는 있지만 우리나라에서는 3월 상순부터 4월 하순까지의 약 2개월 정도가 수액을 채취할 수 있는 시기이며, 대나무 수액의 경우에는 5월~6월이 수액 채취 시기이다. 채액량은 일반적으로 오전 9시~정오 사이에 가장 많으며 오후 4시 이후에는 유출량이 매우 적어진다. 수액의 채취 높이는 일반적으로 지표로부터 0.3~1.0m 정도 되는 부분이 많이 이용되며, 이 부분이 수액 분비량이 가장 많고 품질도 가장 양호한 것으로 알려져 있다.

수액의 채취 방법을 대별하면 사구법, 천공법 및 절단법으로 나눌 수 있다. 먼저, 사구법은 나무줄기에 도끼나 톱으로 V자형의 상처를 만들고, 그 밑에 깡통이나

용기를 매달아 수액을 받는 전통적인 방법으로서 나무에 큰 피해를 줄뿐만아니라 먼지, 나뭇잎 등의 이물질이 들어가 비위생적이므로 현재에는 잘 사용되지 않고 있다. 천공법은 나무줄기에 드릴로 구멍을 내고 호스를 연결하여 채취하는 방법으로서 수액 채취 후에는 목질 부후균의 침입을 방지하기 위하여 스티로플, 코르크, 실리콘 마개 등으로 막아 주연 유합될 수 있도록 하므로 나무에 주는 피해가 적고 위생적이므로 대나무를 제외한 수목의 수액 채취에 많이 이용되고 있다. 한편, 대나무의 경우에는 2~3년생 대나무를 지면으로부터 1~3번째 마디의 바로 윗부분을 절단한 다음, 비닐튜브 등을 씌워 수용 용기와 연결하여 채취한다.

우리 조상들은 삼국시대부터 지리산 지역에서 주민의 안녕과 풍년을 기원하는 제사에 물 대신 거제수나무에서 채취한 수액을 올렸다는 기록이 있다. 현재 수액을 채취하여 음용하거나 식품 또는 약용으로 이용하고 있는 나라는 중국, 일본, 독일, 캐나다, 러시아, 핀란드 등이다.

수액은 건강을 위한 약수로서의 이용은 물론, 예부터 건위(健胃), 이뇨(利尿), 체력증진, 신경통, 고혈압, 여성산후 후유증 등에 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 예를들면, 고로쇠나무나 거제수나무 수액은 노폐물 제거 효과와 피부를 매끄럽게 하는 미용효능도 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 대나무 수액은 동의보감에 이뇨 작용과 고혈압, 소아경풍, 뇌졸중 등에 효과가 있는 것으로 기재되어 있으며, 일본의 고대 의술서에는 이를 하늘이 내린 '신수(神水)'로서 기미, 주근깨, 검버섯의 치료에 효능이 있는 것으로 기재되어 있다. 최근의 연구 결과에 의하면, 대나무 수액은 일반에 많이 알려진 고로쇠나무나 거제수나무 수액보다도 칼슘, 칼륨, 마그네슘의 함량이 월등히 높으며 인체에 필요한 10종의 필수 아미노산 중 9종을 함유하고 있는 등 보다 양질의 수액임이 보고되어 있다.

인체는 약 70%가 물로 구성되어 있으므로 양질의 물을 음용하는 것은 건강의 유지와 직결되는 중요한 일임 주지(周知)의 사실이다. 물은 우리 인체 내에서 호흡, 소화, 대사, 배설 및 체온 조절 작용을 함과 아울러, 산소 및 미네랄 등은 물론, 당류와 같은 다양한 수용성 영양소를 용해시켜 신체의 각 조직 및 기관에 운반하는 기능을 가짐과 동시에, 노폐물을 용해시켜 배설, 제거하는 기능도 수행한다. 따라서, 근래들어 '신비의 물방울', '숲의 이슬'이라는 별칭으로 사용되는 고로쇠나무나 거제수나무, 대나무 등에서 추출하는 수액에 대한 일반인들의 관심이 점증되고 있다.

수액은 산성비 환경 하에서도 식물체 내로의 1차 적인 여과 흡수는 물론, 식물체 자신의 면역 성분과 생장 등에 필요한 영양 성분 등을 포함하고 있으므로 지하수 보다도 안심하고 음용할 수 있을 뿐만 아니라 다양하고 풍부한 무기질 성분을 함유하고 있으므로 인체에도 매우 유용하다.

생체수로서의 수액의 물리화학적 특성은 생육지의 토양 및 기후와 수종 등에 따라 차이가 있으나, 일반적으로 언급하면, 비중 1~1.009, 산도는 중성 범위인 pH 5.5~6.7, 당도는 0.8~1.8%, 무기물 함량 0.02~0.09%, 고형분 함량 0.6~1.3%이다. 구체적으로는, 당도는 자작나무류가 0.8~1.5%이고 단풍나무류는 1.8~2.0%이며 거제수나무와 물박달나무는 1% 이하이다. 수액내에 함유되어 있는 대표적인 당류는 포도당과 과당, 자당이며, 자작나무류에는 포도당과 과당이, 단풍나무류는 자당만이 함유되어 있다. 무기물 함량은 자작나무류가 0.04~0.09%이며, 단풍나무류는0.02~0.03%이고, 무기물 중 가장 많이 함유되어 있는 것은 칼슘과 마그네슘이다. 특히 거제수나무 수액은 일반 천연수에 비해 칼슘이 약 40배, 마그네슘이 27배 정도 높다.

한편, 예로부터 죽정, 혹은 생죽력이라 불리워졌던 대나무 수액은 pH가 약 4.5~4.6의 약산성을 나타내며, 당도는 0.5~0.8°Brix로 다소 낮고, 조단백은 대나무 종에 따라 0.18~0.7% 함유되어 있으며, 무기물은 칼슘 150~422㎎/ℓ과 칼륨 822~1504㎎/ℓ, 마그네슘 71~165㎎/ℓ이 다른 수종에 비해 압도적으로 다량 함유되어 있으며, 나트륨과 철분은 다른 수종과 마찬가지로 0.5 ㎎/ℓ이하로 함유되어 있다. 당성분으로서는 고로쇠나무나 당단풍나무 등에는 거의 없는 글루코오스와 프락토오스가 함유되어 있다. 유리아미노산은 필수 아미노산 9종을 포함하여 총 18종의 유리아미노산이 대나무종에 따라 7.6~29.7㎎/ℓ의 양으로 존재하는 것으로 알려져 있다.

수액에는 당류와 아미노산 및 무기질 성분이 다소 함유되어 있어 미생물에 의해 쉽게 부패되는 문제가 있으며, 특히 대나무 수액은 5월에서 6월에 걸쳐 채취하므로 이른 봄철에 채취하는 고로쇠나무 등의 수액에 비해 더욱 부패되기 쉬워서 채취한 후 단시일 내에 음용할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 수액 음료에 대한 수요 증대에 부응하는 수액 천연음료의 상품화를 위하여, 장기간에 걸친 상온 저장이 가능한 경제적이고 제품의 품질에 악영향을 미치지 않는 효과적인 공업적 규모의 살균 방법의 개발이 요청되어 왔다.

수액에 대한 종래의 살균 방법으로서, 특허공개번호 제2000-0037133호는 대나무 수액의 살균을 위하여 대나무 수액을 연질밀폐용기에 넣은 다음 간접 열전달 방식에 의해 80℃∼90℃로 열처리한 다음, 소정의 시간 경과 후에 다시 80℃∼90℃로 열처리하는 중온 간헐 살균법(tyndallization)을 제안하고 있으나, 이 방법은 연질밀폐용기에 팩킹함으로써 가열시 휘발성 성분의 손실을 방지할 수 있다는 장점은 있으나, 가열시 단백질의 변성 응집에 의해 부유물이 생성되므로 관능성이 좋지 못하며, 에너지 비용이 많이 소요되고 대량 생산에 적합한 연속식 공법으로의 적용이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 다른 종래의 방법으로서는, 상기한 열처리에 따른 문제점을 해소하고자, 비열 처리 제균법(除菌法)으로서 0.2㎛의 밀리포어 사이즈를 갖는 멤브레인을 2 차례 이상 통과시켜 여과함으로써 제균 처리하는 제균 방법이 제안되어 있으나, 이러한 미생물의 한외 여과를 위한 밀리포어 멤브레인은 매우 고가일 뿐만 아니라 포어 크기가 대단히 작으므로 처리 용량이 작으며 사용함에 따라 밀리포어가 폐색되므로 이를 액체의 역방향 수송에 의해 다시 뚫어 재생해야 하는 문제점이 있고, 높은 압력이 걸리므로 액체 누출의 우려가 있으며 외부 환경으로부터의 완전한 무균 차단에 고도의 기술 및 설비가 필요한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 수액의 품질에 대한 영향을 최소화할 수 있음과 아울러, 경제적이고도 효율적인 수액살균방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 공업적 규모의 대량 처리가 가능한 수액살균방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 상기한 첫 번째 및 두 번째 목적에 따른 수액살균방법으로 살균처리된 수액음료를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수액살균방법을 설명하는 다이아그램도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10: 초고온 순간(Ultrahigh High Temperature Short Time) 살균 단계

11: 고압분사 및 냉각 장치 12: 노즐

13: 히터 14: 휘발성 성분 냉각 장치

15: 코일 파이프 16: 솔레노이드 밸브

17,18,19,20: 도관

20: 고전압 펄스 전기장(High Voltage Pulsed Electric Fields) 처리 단계

21: 고전압 펄스 전기장 발생 장치

30: 여과 단계 31: 여과 장치

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 수액살균방법은, 도 1의 다이아그램도에 도시한 바와 같이, 초고온순간살균 단계(10)와 고전압펄스전기장 처리 단계(20), 선택적인 여과 단계(30)로 구성된다.

산지로부터 수집된 수액은 수액채취 과정에서 불가피하게 이물질이 혼입되어 있으므로 이물질 제거 단계를 수행하는 것이 바람직하며, 이 단계는 수집된 수액을 기계적 필터인 라인 필터(미도시)를 통과시켜 밸런스 탱크(미도시)에 정치시키는 것으로 구성된다(이물질 제거 단계).

이어서, 상기한 밸런스 탱크(미도시)로부터 라인 필터(미도시)를 통하여 이송되는 천연 수액은 초고온순간(Ultra High Temperature Short Time:UHTST) 살균 단계(10)를 경유하게 된다.

상기한 초고온순간 살균 단계(10)에서는, 천연 수액이 도관 (17)을 통하여 이송되면서 히터(13)에 의해 순간적으로 135~140℃로 가열되어 2~3초간 유지되는 것에 의해서 천액 수액 내의 미생물이 순간적으로 살균되며, 초고온으로 순간적으로 가열된 수액은 고압분사 및 냉각 장치(11) 중으로 노즐(12)에 의해 고압분사되어 급팽창시키는 것에 의해 급냉되며, 응축된 수액은 고압분사 및 냉각 장치(11) 중에 수집된다.

고압분사 및 냉각 장치(11)의 외부는 워터자켓(미도시) 등과 같은 적절한 냉각 수단에 의해 냉각된다. 고압분사 및 냉각 장치(11) 내의 초고온순간 살균된 수액의 온도는 약 55~65℃로 유지되고 체류 시간은 약 5분 이내인 것이 단백질 등의 응고 현상을 최소화할 수 있으므로 바람직하다. 고압분사 및 냉각 장치(11) 중에 응축되어 수집된 약 55~65℃의 수액은 고압분사 및 냉각장치(10)의 바닥으로부터 일정 높이(바람직하게는, 예컨대, 약 2~10cm 높이)에 위치하는 도관(19)을 통하여 솔레노이드 밸브(16)에 의해 제어된 양으로 이송된다.

한편, 고압분사 및 냉각장치(10)의 상방부에는 수액으로부터 휘발되는 미량의 휘발성 성분을 강제 포집하기 위한 휘발성 성분 냉각 장치(14)로의 연결 도관(18)이 설치된다. 증기 상태의 휘발성 성분들은 상기한 연결 도관(18)과 연통된 코일 형상의 응축 도관(15)을 통과하면서 휘발성 성분 냉각 장치(14) 내의 냉각 유체에 의해 응축된 다음, 솔레노이드 밸브(16)에 의해 제어된 양으로 이송되어 상기한 도관(19)으로부터 이송되는 수액과 다시 합쳐진다. 이 상태에서 수액 중의 미생물 수는 10^-7~10^-9범위로 감소된다.

한편, 반응속도상수 k=ae^-E/RT(a=실험상수(min^-1), T=절대온도(°K), E=활성화에너지(cal/gㆍmol), R=기체상수(1.98cal/gㆍmolㆍ°K)로 나타낼 수 있으며, 활성화 에너지 E의 값은 영양세포와 포자에 대해서는 약 50~100Kcal/gㆍmol인 반면, 효소와 비타민류의 E값은 약 2~20Kcal/gㆍmol에 불과하므로, 이와 같은 고온 단시간의 조작에서는 불필요한 화학반응에 따른 영양성분의 파괴는 최소화되면서도 미생물은 효과적으로 사멸시킬 수가 있다.

그러나, 식품에 대한 고도의 안전성 차원에서 미생물 수를 10^-9~10^-12정도, 바람직하게는 10^-12~10^-14정도로 저감시킬 수 있는 보다 확실한 살균 효과를 달성하기 위해서는, 다시 고전압펄스전기장 처리 단계(20)를 더욱 수행하게 된다.

미생물 사멸을 위한 고전압 펄스 전기장 처리법은 최근 세계적으로 활발히 연구되고 있는 방법으로서, 살균 대상 액상 식품을 고전압 펄스 전기장 처리 용기 중에 통과시키면서 순간적으로 고전압 펄스를 가하는 것에 의하여 미생물의 세포막을 파괴시켜 미생물을 살균시키는 처리 방법이다. 이 방법은 미생물의 불활성화 처리 중 온도의 상승이 거의 없으며 처리 시간이 짧고 연속 처리가 가능하며 처리 후 식품의 물리적, 화학적 및 영양학적 특성의 변화가 거의 없고 종래의 가열 조작에 비하여 에너지 소비량이 약 1/10 이하에 불과하므로 최근 관심이 집중되고 있는 비열 살균 기술이다.

고전압 펄스 전기장을 이용한 미생물의 불활성화(살균) 메카니즘은 외부에서 강한 전기장이 가해지면 세포막 사이의 전위차가 증가하게 되고, 세포막의 내외 양표면에 생성되는 전하는 상호 반대 전하를 가지므로 두 전하 사이에 인력이 작용하게 되어 세포막을 압축시켜 막의 두께를 감소시키게 되므로, 두께가 감소된 세포막 사이의 인력은 더욱 증가하게 되고 그 결과 증가된 인력은 세포막의 두께를 더욱 감소시킴과 동시에 세포막 양쪽의 같은 전하들은 반발력을 형성하게 되며 이러한 작용이 계속되면 결국 세포막에 세공(pore)이 형성되게 되고, 외부 전기장의 세기가 일정 수준 이상이 되면 비가역성 세공이 형성되어 결국은 세포막이 파괴되므로 미생물은 사멸되는 것으로 알려져 있다.

통상적으로, 고전압 펄스 전기장의 방전시간은 ㎳(10^-3sec)~㎲(10^-6sec)의 범위이며 펄스 사이의 간격을 펄스 폭보다 훨씬 길게 만드는 것에 의하여 액상 식품에 펄스를 반복 처리하더라도 실제 처리시간은 1초 이하로서 매우 짧기 때문에 식품의 가열은 거의 없으면서도 살균은 수행되는 특성이 있다.

그러나, 상기한 고전압 펄스 전기장 처리법은 본질적으로 비열살균 처리법이라는 점에서 주목받고는 있으나 미생물 살균 효과가 충분히 만족스럽지 못하여(10^-2~10^-5정도) 현재 실용화되고 있지는 못하다.

고전압 펄스 전기장 발생 장치(21)는 통상적으로 직류전원, 충전기, 에너지 순간 방전용 스위치(switch) 및 식품 처리용 용기로 구성되며, 2개의 전극 사이에 수액을 넣고 고전압 전기장을 순간적으로 방전시켜 처리하는 장치이다. 미생물의 살균에 사용되는 고전압 펄스의 형태는 지수파 펄스(exponential wave pulse), 사각파 펄스(square wave pulse), 삼각파 펄스(triangular wave pulse), 양극성 펄스(bipolar pulse), 진동 펄스(oscillatory pulse)를 사용할 수 있으며, 바람직한 것은 지수파 펄스와 사각파 펄스이고, 가장 바람직한 것은 사각파 펄스인 것으로 알려져 있다.

상기한 고전압 펄스 전기장 장치에서의 전극 간격은 0.1~0.5㎝ 정도로서 연속식 처리 용기에 수용시킨 다음, 전기장 세기 3~25㎸/㎝, 펄스폭 0.5㎲~3.0㎲, 주파수 50~80Hz의 고전압 펄스를 3~64회 적용시키는 단계를 포함한다.

여기서, 식물 수액의 살균에 상기한 고전압 펄스 전기장을 적용함에 있어서, 전극 간격이 0.1cm 미만인 경우에는 연속식 처리시 처리 용량이 작아지게 되어 바람직하지 못하며, 반대로 0.5cm를 초과하는 경우에는 살균 효과가 떨어질 우려가 있으므로 역시 바람직하지 못하다. 또한, 전기장의 세기가 3㎸/㎝ 미만인 경우에는 살균 효과가 떨어질 우려가 있고, 역으로 25㎸/㎝를 초과하는 경우에는 처리 후 수액에서 전기장 적용에 따른 좋지 못한 냄새가 생성될 우려가 있으므로 바람직하지 못하다. 펄스폭이 0.5㎲ 미만인 경우에는 살균 효과가 저하될 우려가 있어 바람직하지 못하며, 3.0㎲를 초과하면 그에 따른 상승 효과가 부여되지 않는 경향이 있다. 주파수 50Hz 미만의 고전압 펄스를 사용하는 경우에는 살균 효과가 열등하게 될 우려가 있으며, 반대로 80Hz를 초과하는 경우에는 살균 처리 수액에 좋지 못한 잔류취가 생성될 우려가 있어 바람직하지 못하다. 한편, 고전압 펄스의 적용 횟수는 본 발명에 있어 제한적인 것은 아니나, 대체로 3~64회 적용 정도면 충분하다.

본 발명에 있어서, 상기한 초고온순간 살균 단계(10)를 경유하면 수액 중의 미생물 수는 10^-7~10^-9범위로 감소되며, 이에 후속하여 상기한 고전압 펄스 전기장 처리 단계(20)를 경유하면 10^-9~10^-14범위로 감소된다. 따라서, 식품에 대하여 통상적으로 적용되는 엄격한 살균 기준인 미생물 수의 10^-9~10^-12정도로의 저감 효과를 효율적으로 달성할 수가 있다.

본 발명에 있어서는 상기한 초고온순간 살균 단계(10)를 경유한 온도 약55~65℃의 1차 살균 수액(상기한 단계에서 약 5분 이내의 체류 시간으로 유지)은 바로 고전압 펄스 전기장 처리 단계(20)를 경유하게 된다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기한 초고온순간 살균 단계(10)를 경유한 온도 약 55~65℃의 1차 살균 수액을 실온으로 냉각시킨 후, 이를 실온에서 약 1~3일간 방치한 다음, 고전압 펄스 전기장 처리 단계(20)를 수행할 수도 있으며, 이러한 처리에 의해서 내열성 포자 생성 세균류 및 진균류에 대해서도 완벽한 살균을 할 수가 있다.

본 발명에 있어서의 선택적 단계로서의 여과 단계(30)는 미생물의 제균을 위한 것이 아니라, 상기한 초고온 순간 살균 단계(10)에서의 2~3초간의 가열과 약 55~65℃에서의 약 5분 이내의 유지 과정 중에 혹시 생성될 수 있는 육안으로 인지될 수 있는 크기의 단백질 응고체 등을 제거하기 위한 것이다. 따라서, 여과 장치(31)는 마이크로 포어 사이즈 약 0.2㎛ 정도의 고가의 한외 여과막을 사용할 필요는 없으며, 이러한 사이즈를 배제하는 것은 아니나, 대략 1~2㎛의 포어 사이즈를 갖는 여과막을 사용하는 것으로도 충분하다.

상기한 단계들을 경유한 살균처리수액은 그 자체 그대로 최종적으로 미리 살균된 캔, 병, 수지 코팅 종이 패키지 등과 같은 적당한 용기에 주입되고 밀봉되어 시판될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 살균처리수액에는 설탕이나 과당을 0.2~5% 농도로 첨가한 후, 신선감과 청량감을 부여하기 위하여 탄산가스를 1.4~3.5kg/cm²의 압력으로 함유시킬 수도 있으며, 이 때 필요하다면 식품에 통상적으로 사용되는 임의의 향료, 예컨대, 바닐라향, 꼬냑향, 딸기향, 바나나향, 쵸코향, 파인애플향, 사과향 등의 적어도 1종을 0.0001~0.02중량% 포함시킬 수도 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하며, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

(실시예)

비교예 1~5: 살균 조건에 따른 생균수 측정

산지로부터 수집된 대나무 수액을 고압멸균솥(오토클레이브)을 이용하여 완전멸균한 후, 대장균(Escherichia coli)을 접종하여 살균전 초기 균수가 1.0×10⁸이 되게 한 다음, 하기의 살균 처리를 수행하였다.

비교예 1은 85℃에서 10분간 습열 살균 처리군, 비교예 2는 140℃에서의 2.5초간 고온순간살균 처리군, 비교예 3은 전극 간격 0.2㎝, 전기장 세기 10㎸/㎝, 펄스폭 1.2㎲, 주파수 60Hz의 고전압 펄스 30회의 고전압 펄스 전기장 처리군, 비교예 4 및 비교예 5는 0.2㎛ 및 1.0㎛의 마이크로포어사이즈 여과막을 이용한 제균 처리군을 나타낸다.

대나무 수액에 대한 살균 효과는 살균 후의 총생균수 변화로 측정하였다. 총생균수 측정은 단계적으로 희석한 다음, 비프말토덱스트로오스 한천 평판 영양 배지에 도말하고 37℃에서 2~3일간 정치 배양한 후, 콜로니 계수기를 이용하여 수행하였다. 총생균수는 생균수/㎖이다.

그 결과를 하기의 표 1에 나타내며, 하기한 값은 각각 시료 100개에 대한 평균값이다.

비교예 Nos.	살균방법	총생균수
비교예 1	습열살균	1.1×10²
비교예 2	UHTST	1.6×10¹
비교예 3	HVPEF	1.8×10⁴
비교예 4	0.2㎛ MF	0.3×10¹
비교예 5	1.0㎛ MF	0.6×10⁴

상기한 표 1의 결과로부터 극단적인 습열 조건을 피함으로써 제품의 품질에 심각한 영향을 미치지 않는 상기한 살균 방법 중 어느 한가지를 단독으로 사용하는 것만으로는 확실한 살균 또는 제균 효과를 얻을 수는 없는 것으로 판명되었다. 위에서, 0.2㎛의 마이크로포어사이즈 여과막을 사용한 경우에도 여액에 미생물이 검출되는 것은 필터 이음부 또는 재생처리 과정으로부터 초래되는 외부 환경으로부터 유입된 것으로 추정되었다.

상기한 결과로부터, 비교적 양호한 값을 나타내는 비교예 2 및 비교예 4의 경우에도 1.8ℓ용량의 제품에 있어 대나무 수액 중의 살균전 초기 균수(1.3×10²×1800㎖)를 고려하면, 각각 살균 후 제품 1000 개당 37개 및 7개의 제품에서 생균이 살아있을 가능성을 나타낸다.

비교예 6~23: 살균 조건에 따른 경시적 생균수 변화

산지로부터 수집된 대나무 수액(채취 후 24시간 경과)을 무처리, 또는 하기의 살균처리를 수행한 다음, 4℃, 18℃ 및 25℃에서 저장하면서 생균수의 경시적변화를 상기한 비교예 1~5에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였다.

그 결과를 하기의 표 2에 나타내며, 살균 또는 제균 처리를 한 경우에는 대부분의 샘플에서는 생균수 '제로'가 유지되었으나 일부 시료에서는 상당히 큰 수의 생균수가 측정되었으며, 하기의 측정값은 시료 100개에 대한 평균값이다.

		저장온도(℃)	저장 기간
		저장온도(℃)	0일	3일	1주일	1개월	3개월
비교예 6	무처리	4	1.3×10²	3.2×10²	6.8×10²	4.5×10³	-
비교예 7		18	1.3×10²	2.4×10³	-	-	-
비교예 8		25	1.3×10²	1.8×10⁴	-	-	-
비교예 9	습열살균	4	-	-	-	6.7	3.6×10¹
비교예 10		18	-	-	1.5	2.3×10²	1.9×10¹
비교예 11		25	-	-	0.5	6.3×10¹	2.1×10¹
비교예 12	UHTST	4	-	-	-	-	3.2
비교예 13		18	-	-	-	4.3	6.9×10¹
비교예 14		25	-	-	1.7	0.8×10²	9.2×10¹
비교예 15	HVPEF	4	-	0.8	1.2×10¹	8.1×10¹	2.6×10¹
비교예 16		18	-	3.1	0.4×10²	3.1×10²	1.7×10¹
비교예 17		25	-	6.2	0.7×10²	4.8×10²	1.5×10¹
비교예 18	0.2㎛ MF	4	-	-	-	-	0.5
비교예 19		18	-	-	-	1.1	2.3×10¹
비교예 20		25	-	-	0.4	3.1×10²	4.2×10²
비교예 21	1.0㎛ MF	4	-	0.2	0.4×10¹	2.6×10¹	3.5×10¹
비교예 22		18	-	1.3	0.2×10²	1.6×10²	5.7×10¹
비교예 23		25	-	2.7	0.4×10²	2.8×10²	9.4×10¹

일부 비교예에서 살균 후 3개월째의 생균수가 1개월째의 생균수 보다 더 적게 측정된 것은 아마도 배지 내의 당류 및 아미노산과 무기질 성분의 감소에 따른 사멸기의 도래에 의한 것으로 판단되었다.

대나무 수액에 대한 상기의 결과로부터 어느 살균 방법을 채택하던지 간에 상업적 규모의 살균 방법으로는 부적절한 것으로 최종 평가 되었다.

실시예 1~3: 본 발명에 따른 살균 조건 하에서의 생균수 측정

실시예 1은 140℃에서의 2.5초간 고온순간살균 처리후 60℃에서 5분간 유지시킨 다음, 전기장 세기 10㎸/㎝, 펄스폭 1.2㎲, 주파수 60Hz의 고전압 펄스 30회의 고전압 펄스 전기장을 처리한 경우를 나타내며, 실시예 2는 140℃에서의 2.5초간 고온순간살균 처리후 실온으로 3일간 유지한 다음, 전기장 세기 10㎸/㎝, 펄스폭 1.2㎲, 주파수 60Hz의 고전압 펄스 30회의 고전압 펄스 전기장을 처리한 경우를 나타내고, 실시예 3은 실시예 1에 후속하여 1.0㎛의 마이크로포어사이즈 여과막을 이용한 여과 처리한 경우를 나타내며, 실시예 4는 실시예 2에 후속하여 1.0㎛의 마이크로포어사이즈 여과막을 이용한 여과 처리한 경우를 나타낸다.

실시예 1 내지 4에서의 대나무 수액에 대한 살균 효과는 살균 후의 총생균수 변화로 측정하였다. 총생균수 측정은 단계적으로 희석한 다음, 비프말토덱스트로오스 한천 평판 영양 배지에 도말하고 37℃에서 2~3일간 정치 배양한 후, 콜로니 계수기를 이용하여 수행하였다. 총생균수는 생균수/㎖이다.

그 결과를 하기의 표 3에 나타내며, 하기한 값은 각각 시료 100개에 대한 평균값이다.

실시예 Nos.	총생균수
실시예 1	0.2×10^-1
실시예 2	0.0
실시예 3	0.2×10^-1
실시예 4	0.0

상기한 표 3의 결과로부터 본 발명에 따른 살군 방법에 의하면 확실한 살균 또는 제균 효과를 얻을 수 있는 것으로 판명되었다.

상기한 결과는 상대적으로 살균 효과가 덜한 실시예 1 및 3의 경우에 있어서도, 1억개의 1㎖ 시료 중 단지 2.6개의 시료에서 미생물이 검출될 수 있는 확률을 나타내고 있으며, 1.8ℓ 용량의 제품에 있어서는 1백만개의 제품 중 단지 4.7개의 제품에서 미생물이 검출될 수 있는 확률을 나타내고 있다. 특히, 실시예 2 및 실시예 4의 경우에는 완전한 살균 효과를 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

실시예 5~7 및 8~10: 경시적 생균수 변화

산지로부터 수집된 대나무 수액(채취 후 24시간 경과)을 상기한 실시예 1 및 2의 방법에 따라 살균 처리를 수행한 후, 4℃, 18℃ 및 25℃에서 저장하면서 생균수의 경시적 변화를 상기한 실시예 1 내지 4에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였다.

그 결과를 하기의 표 4에 나타내며, 하기의 측정값은 시료 100개에 대한 평균값이다.

	살균 방법	저장온도(℃)	저장 기간
	살균 방법	저장온도(℃)	0일	3일	1주일	1개월	3개월
실시예 5	실시예 1의 방법	4	-	-	-	-	0.0
실시예 6		18	-	-	-	-	0.0
실시예 7		25	-	-	-	-	0.3
실시예 8	실시예 2의 방법	4	-	-	-	0.0	0.0
실시예 9		18	-	-	-	0.0	0.0
실시예 10		25	-	-	-	0.0	0.0

상기한 결과로부터 본 발명에 따른 살균 방법에 의하면 완벽한 살균이 이루어졌음을 확인할 수 있었으며, 대나무 수액에 대한 본 발명에 따른 살균 방법은 상업적 및 공업적 규모의 살균 방법으로서 매우 효과적인 것으로 판명되었다.

실시예 11 및 12: 포자 형성균에 대한 살균 효과

산지로부터 수집된 대나무 수액(채취 후 24시간 경과)에 내열성 포자 형성 세균인 고초균(Bacillus subtilis)을 접종하여 초기 균수가 1.0×10⁸이 되게 한 후, 상기한 실시예 1 및 2의 방법에 따라 살균 처리를 수행한 후, 37℃에서 저장하면서 생균수의 경시적 변화를 상기한 실시예 1 내지 4에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였다.

그 결과를 하기의 표 5에 나타내며, 하기의 측정값은 시료 100개에 대한 평균값이다.

실시예 Nos.	총생균수
실시예 11	0.4×10^-1
실시예 12	0.0

상기한 결과로부터 본 발명에 따른 살균 방법에 의하면 포자 형성균에 대하여도 거의 완벽한 효과적인 살균이 가능함을 확인할 수 있었다.

실시예 13 및 14와 비교예 24: 본발명의 살균 조건에 따른 대나무 수액의 품질 변화

살균처리를 수행하지 않은 상태의 대나무 수액과, 상기한 실시예 1 및 2에 따른 살균 처리 수행후의 대나무 수액의 pH, 당도 및 유리 아미노산 함량을 살균 전후의 경시 변화로서 측정하였으며, 이들을 각각 비교예 24 및 실시예 13 및 14로 하였고, 그 결과를 하기의 표 6에 나타낸다.

	pH	당도(°Brix)	아미노산 함량(㎎/㎖)
실시예 13	4.57	0.69	20.24
실시예 14	4.55	0.69	21.62
비교예 24(무처리대조)	4.54	0.71	21.86

상기한 표 6의 결과는 본 발명에 따른 살균 방법이 수액의 품질 특성에 별 다른 영향이 없음을 나타내고 있다.

시험예 1: 살균 처리 제품에 대한 관능 시험

20대~60대의 비흡연자(각 연령대의 남자 10명 및 여자 10명으로 구성되는 총 100명의 피시험자)를 대상으로 각각 온도 4℃로 서늘하게 냉각된 비교예 6의 무처리 대나무 수액(채취 후 24시간 경과), 비교예 9의 습열살균 수액(살균 후 1개월 경과), 비교예 12의 초고온순간살균 수액(살균 후 1개월 경과), 비교예 15의 초고압 펄스 전기장 처리 수액(살균 후 1개월 경과), 비교예 18의 0.2㎛ 마이크로포어사이즈 여과막 제균 수액(살균 후 1개월 경과), 비교예 21의 1.0㎛ 마이크로포어사이즈 여과막 제균 수액(살균 후 1개월 경과), 실시예 1 및 2의 본 발명에 따른 살균 수액(살균 후 1개월 경과)을 대상으로 블라인드 패널 테스트를 수행하였으며, 그 풍미에 대한 관능 시험 결과를 하기의 표 7에 나타낸다.

여기서, 80인 이상이 양호한 것으로 평가한 수액은 ⊙로, 60인이 양호로 평가한 것은 O로, 40인이 양호로 평가한 것은 △로, 20인 이하가 양호로 평가한 것은 X로 평가하였다.

	풍미에 대한 관능시험평가 결과
실시예 1(초고온순간살균 + 5분내고전압펄스전기장 처리)	⊙
실시예 2(초고온순간살균 + 실온 2일 방치 후 고전압펄스전기장 처리)	⊙
비교예 6(무처리 24시간째)	⊙
비교예 9(습열살균처리)	△
비교예 12(초고온순간살균처리)	O
비교예 15(고전압펄스전기장처리)	X
비교예 18(0.2㎛ 포어 제균처리)	O
비교예 21(1㎛ 포어 제균처리)	X

상기한 표 7의 결과로부터, 본 발명에 따른 살균 방법은 음용 시의 풍미에 있어 살균 처리 후 1달이 경과된 제품에 있어서도 채취 후 24시간 경과의 신선한 수액과 동등한 정도의 풍미를 유지하고 있는 것으로 판명되었으며, 따라서, 본 발명에 따른 살균 방법은 수액 제품에 대한 영향은 거의 없으면서도 장기 보관성을 현저히 향상시켜 상업적 유통을 가능케 할 수가 있는 것으로 확인되었다.

실시예 15: 수액음료의 제조예

본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 살균 처리 대나무 수액에 과당과 파인애플향을 각각 2.5% 농도 및 0.002% 농도로 첨가한 후, 탄산가스를 2.8kg/cm²의 압력으로 함유하여 본 발명에 따른 대나무 수액 청량 음료를 제조하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 살균 방법은 기존의 고압멸균법, 85~95℃, 10분의 습열살균법, 또는 60℃, 30분간의 저온살균법 등에 비하여 살균효과는 훨씬 효과적으로 하면서도 수액 중의 영양 성분에 대한 파괴를 극소화함과 동시에, 수액의 풍미를 저해하지 않는 효과적인 살균방법임과 아울러, 살균시의 에너지 비용도 1/10 이하로 최소화할 수가 있고, 연속법의 적용이 가능한 효율적인 수액 살균 방법이며, 이를 이용한 수액 청량 음료는 보다 자연친화적이고 우리 국민의 기호에 적절히 부응할 수가 있으며 국민 건강에 크게 이바지할 수가 있을 것으로 기대된다.

Claims

하기의 단계로 구성되는 수액살균방법:

(A) 135~140℃에서 2~3초간 유지하는 수액의 초고온순간살균 단계와;

(B) 전극 간격 0.1~0.5㎝, 전기장 세기 3~25㎸/㎝, 펄스폭 0.5㎲~3.0㎲, 주파수 50~80Hz의 고전압 펄스를 3~64회 적용시키는 고전압펄스전기장 처리 단계.
제1항에 있어서, 상기한 (A) 초고온순간살균 단계에서 초고온으로 순간적으로 가열된 수액은 고압분사 및 냉각 장치 중으로 노즐에 의해 고압분사되어 급팽창되어 급냉되는 수액살균방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 (A) 초고온순간살균 단계에서 수액으로부터 휘발되는 미량의 휘발성 성분을 강제 포집하기 위하여 휘발성 성분을 냉각, 응축 하여 비휘발성 성분과 다시 합류시키는 수액살균방법.
제3항에 있어서, 상기한 (A) 초고온순간살균 단계에서 노즐 분사에 의해 급냉된 살균처리 수액이 55~65℃의 온도 범위로 유지되고 상기한 온도 범위에서 5분 이내에 상기한 (B) 고전압펄스전기장 처리 단계를 경유하는 수액살균방법.
제3항에 있어서, 상기한 (A) 초고온순간살균 단계에서 노즐 분사에 의해 급냉된 살균처리 수액이 실온으로 1~3일간 저장된 후, 상기한 (B) 고전압펄스전기장 처리 단계를 경유하는 수액살균방법.
제1항에 있어서, 상기한 (B) 고전압펄스전기장 처리 단계를 경유한 살균처리 수액이 (C) 1.0~2.0㎛의 마이크로포어 사이즈를 갖는 여과막을 이용하여 응고 단백질을 제거하는 여과 단계를 더욱 경유하는 수액살균방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 (B) 고전압펄스전기장 처리 단계에서 적용되는 펄스 전기장이 지수파 펄스(exponential wave pulse) 또는 사각파 펄스(square wave pulse)인 수액살균방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 수액이 대나무, 고로쇠 나무, 당단풍나무, 거제수나무, 자작나무, 박달나무, 물박달나무, 사스래나무 및 다래나무로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수액인 수액살균방법.
설탕이나 과당이 0.2~5중량% 농도, 향료가 0.0001~0.02중량% 농도로 포함되며, 탄산가스가 1.4~3.5kg/cm²의 압력으로 함유되는 상기한 제1항 또는 제2항에 따른 수액살균방법에 따른 수액음료.
제9항에 있어서, 상기한 수액이 대나무, 고로쇠 나무, 당단풍나무, 거제수나무, 자작나무, 박달나무, 물박달나무, 사스래나무 및 다래나무로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수액인 수액음료.