KR20090080595A - 갈변 방지된 사과주스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갈변 방지된 사과주스의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 사과를 세척하고 착즙한 후, 예열기로 예열하고 냉각기로 냉각한 다음 살균함으로써 갈변 방지된 사과주스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 사과를 착즙하여 제조하는 천연 사과 주스를 기타 첨가물들을 따로 첨가하거나 고가의 질소 치환 장치를 사용하지 않고서도 안전하고 시설설비 비용이 적게 드는 물리적인 방법을 이용함으로써 사과 고유의 색을 유지하는 사과주스를 제조할 수 있다.

사과주스, 갈변 방지, 예열, 냉각, 고온 살균

Description

갈변 방지된 사과주스의 제조방법 {Preparing methods for apple-juice prevented browning}

본 발명은 갈변 방지된 사과주스의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 사과를 세척하고 착즙한 후, 예열기로 예열하고 냉각기로 냉각한 다음 살균함으로써 갈변 방지된 사과주스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

사과는 식이섬유가 풍부하고 미네랄, 비타민 등이 풍부하여 건강에 도움을 주는 과일로 잘 알려져 있으며, 주스의 원료로도 많이 사용되고 있는 과일이다. 이에 따라 사과 주스는 오렌지, 포도 등과 함께 대표적인 주스의 하나로 자리매김하고 있다.

상업적으로 가장 일반적인 사과 주스 제조법으로는 사과를 착즙한 후 이를 농축시켜 저장하다가 제조 시 정제수를 가하여 희석한 제품이었으나, 최근 들어 식생활 및 소득 수준 향상에 따라 농축 환원한 제품 보다는 사과 원물을 바로 착즙하여 살균한 비농축 사과 주스가 각광을 받고 있다. 그러나 사과를 착즙하여 주스를 제조 할 때 사과의 갈변 효소가 공기 중의 산소와 반응하면서 급속도로 갈변되므로 주스의 상품성이 떨어지게 되고, 대부분 농축 환원주스의 경우에는 사과 고유의 주스색이 아닌 갈색의 형태의 주스로 판매되고 있는 실정이다. 이 외에 갈변 방지를 위한 기존 주스 제조 방법을 살펴보면, (1) 착즙하여 주스 제조 시 비타민 C를 첨가하여 산화를 억제, 갈변을 방지하거나 (2) 착즙하여 이송 시 산소를 질소 주입으로 치환하여 산화를 억제, 갈변을 방지하는 방법 등이 있다. 그 외에 깍은 사과를 갈변 방지하는 방법으로는 소금물이나 설탕물에 침지하여 보관하는 방법 등이 있다.

상기 방법들은 첨가물을 가하거나 질소 투입 장치를 설치하는 등 상당한 비용이 발생하고, 제조하고자 하는 사과주스의 특성에 따라 갈변 방지를 위해 원치 않는 첨가물을 가해야 하는 등의 어려운 점이 있다. 본 발명은 사과 주스 제조 공정 시 갈변 방지를 위한 기타 첨가물 등을 가하지 않으며, 질소투입 장치 등을 추가로 설치하지 않고 물리적인 조건만을 이용하여 (1) 비용절감 (2) 제조설비의 최소화 (3) 첨가물이 가해지지 않은 사과 주스의 갈변 방지를 극대화하고자 하는 제조방법을 제공하는데 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 사과를 착즙하여 특정 조건에서 예열 및 냉각하고 순간 고온 살균 후 , 사과주스의 갈변을 방지할 수 있음을 확인하고, 본　발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 사과를 착즙하여 예열 및 냉각하고 순간 고온 살균하여 제조된 갈변 방지된 사과주스 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 갈변 방지된 사과주스의 제조방법을 제공한다:

a) 사과를 세척하고 착즙기로 착즙하는 단계;

b) 상기 착즙액을 파이프를 통해 예열기로 이송시킨 후 65-95℃에서 15-30초 동안 예열하는 단계;

c) 상기 예열액을 30-40℃로 순간 냉각하는 단계;

d) 상기 냉각액을 90-135℃에서 10-20초 동안 살균하는 단계; 및

e) 상기 살균액을 밀봉하여 포장하는 단계.

본 발명에서, 각 원산지별 사과 원료들은 동일한 조건들에서는 갈변 반응 결과의 유의성이 발견되지 않아 원산지에 따른 갈변의 정도는 차이가 없으며, 갈변반응은 산지에 따른 특성이 아니라 사과 내재적인 효소반응에 의한 것으로 분석되었다(표 1, 2 참조).

본 발명에서, 사과 착즙액은 주로 갈변효소에 의해 갈변현상이 발생하는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 예열처리를 이용하여 이러한 갈변효소의 불활성을 유 도할 수 있다. 예열처리 후 결과를 보면 65-90℃에서 15초 이상 예열 처리한 경우에는 예열기 통과 직후나 공기 중에 방치 시 갈변효소 불화성화에 따른 안정적인 색 유지를 보인 반면(표 3-8 참조), 상기 예열온도 보다 낮고 처리시간이 짧은 경우(비교예 2의 표 9 내지 표 12에서 설정된 온도 조건이나 처리시간)에서는 전체 변색 현상을 보여 실제 공정으로 적용하기가 어려웠다. 또한 60℃에서 12초 또는 15초 처리의 경우는 예열기 통과 직후에 사과 착즙액이 사과 과육 고유의 색택을 유지하긴 했으나, 공기 중에 방치 시 다른 비교예와 마찬가지로 갈변되는 현상을 보여 현장 적용이 어려운 결과를 보였다. 이러한 결과는 사과 착즙액 내의 효소가 60℃에서 12초 내지 15초 정도의 예열처리 조건으로는 완전히 불활성화되지 못하고, 일부 활성이 살아 있는 효소가 산소와 접촉하여 공기 중에서 갈변되는 결과를 보여준 것이었다.

본 발명의 제조방법에서, 상기 a)단계의 착즙기와 b)단계의 예열기 사이의 파이프 이송은 시간당 1000-2000 L의 유량으로 0.3 내지 7미터의 이송거리를 유지하는 것이 적당하며, 1000-1300 리터의 유량으로 1 내지 7미터의 이송거리를 유지하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서와 같이, 상기 시간당 이송되는 유량은 예열기로 유입되는 유량과 관련이 있는데, 상기 시간당 1000 L의 유량이하에서는 제조수율이 떨어져 경제성이 낮고, 2000 L의 유량 이상에서는 예열기에 머무르는 시간을 조절할 수 없게 될 뿐 아니라 충분한 열전달이 일어나지 않게 된다. 또한 파이프 이송거리는 짧을수록 좋고 공기차단이 가능하다면 파이프 배관의 길이에는 제한이 없으나, 제조공성 상 파이프 설치 및 실제 제조공성 상 공기차단의 어려 움을 고려하면 1 내지 7미터가 바람직하다(표 13, 14 참조).

본 발명의 실시예에서는, 예열기 통과 후 순간 냉각공정을 거치지 않으면 예열액의 잠열로 인하여 약간의 갈변을 보이는 것을 확인하였다. 이에 따라 본 발명자들은 순간 냉각공정을 추가하는 경우 과육고유의 색상을 안전하게 유지할 수 있음을 확인하였다(표 15, 16 참조).

본 발명의 제조방법에서, 상기 b)단계의 예열기와 c)단계의 냉각기 사이의 이송거리를 3 내지 8 미터(M)이내 유지시키고, c)단계에서 순간 냉각하는 것이 바람직하다. 상기 예열기를 통과한 착즙액의 갈변효소는 예열 조건에서 불활성화 되었으나, 예열 온도인 65-95℃에서 착즙액이 오래 머물게 되면 열에 의한 갈변현상이 발생함을 본 발명의 실시예에서 확인하였다(표 15 참조). 따라서 예열기를 통과한 착즙액을 빠른 시간내에 30-40℃로 냉각시켜 주는 것이 중요한데, 이를 위해서는 때 냉각기로 유입되기까지 최대한 짧은 거리로 이송하는 것이 필요하며, 이때 이송거리가 8미터를 초과할 경우는 예열 후 잠열에 의한 갈변이 발생하게 되므로, 제조공정상 피이프 설치를 고려하여 3미터 이상 8미터 이내가 가장 적당할 것으로 판단된다.

본 발명의 제조방법에서, 상기 e) 단계에서 80-100℃에서 3-15초 내 밀봉하여 포장하는 것이 바람직하다. 상기 포장하는 시간이 15초를 초과하는 경우는 열에 의한 변색의 우려가 있으므로, 15초 이내의 빠른 시간 안에 밀봉하여 포장하는 것이 제품의 품질을 유지하기 위해서 필요하다.

이하, 본 발명을 단계별로 설명한다.

(1) 원료로서 사과를 사용하기 위하여 세척한다.

(2) 스크류 착즙기를 이용하여 착즙한다.

(3) 착즙액을 65-95℃에서 15-30초 동안 예열한다.

(4) 예열액을 30-40℃로 냉각한다.

(5) 냉각액을 90-135℃에서 10-20초 동안 순간 고온 살균한다.

(6) 살균액을 80-100℃에서 3-15초 내 밀봉하여 포장한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

제조예 1. 갈변 방지를 위한 사과주스의 제조

우선, 각 산지로부터 수집된 사과들을 깨끗한 물로 세척한 후, 세척한 사과들을 스크류 착즙기로 착즙하였다. 상기 착즙액을 공기가 차단된 5미터 길이의 파이프 배관을 통하여 시간당 800~1000리터의 유량으로 예열기로 이송시킨 뒤, 착즙액을 예열기에서 65~95℃, 1~2초 온도를 올린 후 가온된 코일이 감겨진 파이프에 65~95℃, 15~20초 동안 통과시킨다. 상기 파이프로 통과하여 나온 착즙액을 냉각기를 이용하여 5초 이내로 30-40℃로 냉각시킨 후 다시 90-135℃에서 15초 동안 순간 고온 처리로 살균하였다. 살균된 착즙액을 90℃에서 15초 이내에 단위중량별로 밀봉, 포장함으로써 갈변 방지된 안전한 사과주스를 제조하였다. 상기 제조과정의 흐름도 및 공정도를 도 1과 2에 나타내었다.

실시예 1. 착즙 후 공기 차단 된 배관 내에서 착즙액의 갈변 반응 비교

사과를 원산지별로 확보하여 착즙한 후 사과주스 제조공장 내 착즙실 생산 온도 조건인 20℃에서 공기가 차단된 배관 내에서의 갈변의 정도를 분석하였다.

[표 1]

비교예 1. 착즙 후 공기 중에 방치 시 갈변 정도 분석

실시예 1과 동일한 사과원료를 착즙한 착즙액을 사과주스 제조공장 내 착즙실 생산 온도 조건인 20℃에서 1초에서 7초 구간을 설정하여 공기 중에 방치한 후 착즙액의 갈변 정도를 분석하였다.

[표 2]

표 1 및 표 2에서, 상기 실시예 1의 공기가 차단된 배관내의 착즙액의 갈변 반응 결과를 보면 9초 이내에서는 갈변이 발생하지 않아 갈변 방지를 위한 공정 설계가 가능한 반면, 비교예 1의 구간인 공기 중에 노출한 상태에서는 1초 이내를 제외하고는 급속도로 갈변이 진전되어 착즙 후 노출된 용기에 보관한다거나, 뚜껑을 닫더라도 산소와 접촉되고 있는 탱크에 보관하는 등은 갈변 장치를 위한 제조 공정으로 적용하기가 불가능하였다. 또한 각 원산지별 사과 원료들은 그 결과가 유의성이 발견되지 않아 원산지에 따른 갈변의 정도는 차이가 없으며, 갈변반응은 산지에 따른 특성이 아니라 사과 내재적인 효소반응에 의한 것으로 분석되었다. 따라서, 상기 실시예 1과 비교예 1로부터 착즙 후 공기 차단이 갈변 방지에 중요한 요소임을 확인할 수 있었다.

실시예 2. 예열기의 온도 조건에 따른 갈변 반응

사과 착즙 후 파이프 배관으로 예열기로 이송하여 예열기의 온도 및 시간 조건을 표 3과 같이 설정하고, 이에 따른 예열기 통과 직후와 공기 중 방치 시 착즙액 갈변 정도를 분석하였다.

실시예 2-1. 예열기 온도 및 체류시간에 따른 갈변 반응 결과

[표 3] 예열기 통과 직후 착즙액의 갈변 반응 결과

* 가로열 시간: 예열기내 체류시간

실시예 2-2 : 예열 온도 및 체류시간별 착즙액을 공기 중 방치 시간에 따른 갈변 반응 결과

[표 4] 65℃ 예열처리

* 가로열 시간은 공기 중 방치 시간

[표 5] 75℃ 예열처리

* 가로열 시간은 공기 중 방치 시간

[표 6] 85℃ 예열처리

* 가로열 시간은 공기 중 방치 시간

[표 7] 95℃ 예열처리

* 가로열 시간은 공기 중 방치 시간

비교예 2. 예열기의 온도 조건에 따른 착즙액의 갈변 반응 비교

실시예 2와 동일한 사과 착즙을 파이프 배관으로 예열기로 이송하여 예열기의 온도 및 시간 조건을 하기 표 8과 같이 설정하고, 이에 따른 예열기 통과 직후와 공기 중에서 갈변의 정도를 분석하였다.

[표 8] 예열기 통과 직후 착즙액의 갈변 반응 결과

* 가로열 시간: 각 온도별 예열기내 통과 체류시간

[표 9] 35℃ 예열처리

* 가로열 시간: 공기 중 방치 시간

[표 10] 45℃ 예열처리

* 가로열 시간: 공기 중 방치 시간

[표 11] 55℃ 예열처리

* 가로열 시간: 공기 중 방치 시간

[표 12] 60℃ 예열처리

* 가로열 시간: 공기 중 방치 시간

실시예 2의 표 4 내지 표 7에서, 예열처리 후 결과를 보면 65-95℃에서 15초 이상 예열 처리한 경우에는 예열기 통과 직후나 공기 중에 방치 시 갈변효소 불화성화에 따른 안정적인 색 유지를 보인 반면, 비교예 2의 표 9 내지 표 12의 경우 설정된 온도 조건이나 처리시간에서 전체 변색 현상을 보여 실제 공정으로 적용하기가 어려웠다. 또한 비교예 2 중에서, 60℃에서 12초 또는 15초 처리의 경우 예열기 통과 직후에는 사과 착즙액이 사과 과육 고유의 색택을 유지하긴 했으나 공기 중에 방치 시 다른 비교예와 마찬가지로 갈변되는 현상을 보여 현장 적용이 어려운 결과를 보였다.

이러한 결과는 사과 착즙액 내의 효소가 60℃에서 12초 내지 15초 정도의 예열처리 조건으로는 완전히 불활성화되지 못하고, 일부 활성이 살아 있는 효소가 산소와 접촉하여 공기 중에서 갈변되는 결과를 보여준 것이었다.

실시예 3. 착즙기와 예열기의 파이프 이송 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응

실시예 1과 2를 바탕으로 착즙기와 예열기 사이의 파이프 배관의 이송거리에 따른 착즙액 이송 및 예열 처리 후 착즙액의 변화를 분석하였다. 이 때, 파이프 배관의 이송량은 시간당 1000-1300리터로 하였다.

[표 13] 파이프 이송 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응 비교

* 가로열 미터: 착즙기와 예열기사이의 파이프 이송 거리

비교예 3. 착즙기와 예열기의 파이프 이송 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응

실시예 3 이외의 조건으로서, 착즙기와 예열기 사이의 파이프 이송거리 가 7M 이상일 경우, 착즙액 이송 및 예열 처리 후 착즙액의 변화를 비교하였다.

[표 14] 파이프 이송 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응 비교

* 가로열 미터: 착즙기와 예열기사이의 파이프 이송 거리

상기 실시예 3에서와 같이, 사과를 착즙하여 예열기까지 시간당 1000-1300리터 단위의 유량으로 이송 시 착즙기와 예열기 사이의 거리가 7미터 이내인 배관일 경우 65-95℃에서 15초 동안 예열 시에는 사과 고유의 색을 유지시키는 것이 가능하였으나, 7M 이상 파이프 이송 거리의 비교예 3의 결과에서는 갈변되는 현상을 나타내어 현장 공정 적용이 어려운 결과를 보여주었다. 갈변의 이유로는 착즙과정 중미량의 산소가 배관 내로 흡입되어 거리(시간)에 따라 사과의 갈변반응이 진행되는 것으로 보인다.

따라서, 본 발명의 실시예들에서 사과 착즙액의 갈변 방지를 위해서는, 착즙기로부터 예열기로 이송 시 공기 차단이 된 파이프 배관을 7M 이내로 유지하면서 이송하고, 예열기에서는 65-90℃ 및 15-30초 예열조건 하에서 예열하여 갈변효소를 불활성화 시킨 후, 잠열에 의한 갈변 방지를 위해 냉각공정을 거쳐 90-135℃에서 10-20초 동안 순간 고온 살균함으로써 갈변 방지된 사과주스를 제조할 수 있음을 확인하였다. 또한 제품화를 위해서는 단위중량별 밀봉, 포장과정은 15초 이내에 완 료하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.

실시예 4. 예열기 통과 후 파이프 이송 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응

본 발명에서는 상업적으로 대량 제조 시 발생될 수 있는 효소 반응에 의한 갈변뿐만 아니라 열에 의한 작용으로 발생될 수 있는 갈변을 방지하고자 실험을 실시하였다. 예열기 통과 후 파이프 배관 이송거리에 따른 착즙액의 변화를 분석하였다. 이 때, 파이프 배관의 이송량은 시간당 1000-1300리터로 하였고 예열액 반응양은 10kg으로 설정하였다.

[표 15] 예열기 통과 후 거리에 따른 착즙액의 갈변 반응 비교

* 가로열 미터: 예열기 통과 후 파이프 이송 거리, 예열기 통과 후 공기중 방치(10kg)

[표 16] 예열기 통과 후 냉각기와의 이송거리에 따른 갈변 반응 비교

* 가로열 미터: 예열기와 냉각기 사이의 파이프 이송 거리, 순간냉각 (30~40℃)후 공기중 방치(5kg)

상기 표 15와 같이, 예열기 통과 후 순간 냉각공정을 거치지 않으면 예열액의 잠열로 인하여 약간의 갈변을 보이는 것으로 나타났다. 이에, 순간 냉각공정을 추가하여 실시한 결과, 표 16와 같이 고유의 색상을 안전하게 유지할 수 있었다.

또한 표 16에서 보는 바와 같이, 8M 이내의 파이프 까지는 고유의 색을 띄었으나 그 이후 거리에서는 약간의 갈변현상이 보였다. 이는 예열액 자체의 잠열로 인한 관능 및 색의 갈변이 온 것으로 보여진다. 따라서 예열기에서 순간 냉각기까지의 이송거리는 8M 이내로 설정하는 것이 안정한 품질을 확보할 수 있다는 결론을 도출해 내었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 사과를 착즙하여 제조하는 천연 사과 주스를 기타 첨가물들을 따로 첨가하거나 고가의 질소 치환 장치를 사용하지 않고서도 안전하고 비용을 절감할 수 있는 물리적인 방법을 이용함으로써 사과 고유의 색택을 유지하는 사과주스 제조 방법이 개발되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 갈변 방지된 사과주스 제조과정의 흐름도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 갈변 방지된 사과주스 제조과정의 공정도이다.

Claims (4)

1. 하기 단계를 포함하는 갈변 방지된 사과주스의 제조방법:

   a) 사과를 세척하고 착즙기로 착즙하는 단계;

   b) 상기 착즙액을 파이프를 통해 예열기로 이송시킨 후 65-95℃에서 15-30초 동안 예열하는 단계;

   c) 상기 예열액을 30-40℃로 순간 냉각하는 단계;

   d) 상기 냉각액을 90-135℃에서 10-20초 동안 살균하는 단계; 및

   e) 상기 살균액을 밀봉하여 포장하는 단계.
2. 제 1항에 있어서, 상기 a)단계의 착즙기와 b)단계의 예열기 사이의 파이프 이송은 시간당 1000-2000 L의 유량으로 0.3 내지 7미터(M)의 이송거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 b)단계의 예열기와 c)단계의 냉각기 사이의 이송거리를 3 내지 8 미터(M)이내 유지시키고, c)단계에서 순간 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 e)단계에서 80-100℃에서 3-15초 내에 밀봉하여 포장하는 것을 특징으로 하는 방법.

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