KR20130020440A - 포도씨 추출 과정이 포함된 포도즙의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(가) 기술분야
포도에 포도씨를 분리하여 포도씨 추출물을 제조하고, 이를 포도즙 제조과정에 다시 되돌려 포도즙 제조
(나) 해결하고자 하는 과제
추출용매로 뜨거운 포도즙을 이용하여 포도폴리페놀을 추출하여 용매구입 비용발생, 화재위험, 별도의 감압농축 공정 없이 포도씨 추출액을 그대로 포도즙 제조공정으로 되돌려 포도즙을 제조
(다) 과제의 해결수단
상기 목적을 달성하기 위하여 포도-파쇄-열처리-착즙-여과-충진으로 구성되는 일반적인 포도즙 제조과정 중에 탱크에서 열처리 도중 200rpm 이상을 교반 날개를 회전시켜 포도씨 만을 원심 수거한 다음 95-98℃에서 10분간 열처리 하여 포도씨로부터 포도폴리페놀 및 유용성분을 추출해내고 이를 여과하여 포도여과 공정으로 다시 되돌려 보내는 방법으로 포도즙을 제조
(라)효과
경제적이며 안전하게 포도씨로부터 포도폴리페놀 등을 추출하여 첨가물질이 없고 포도폴리페놀이 과량 함유된 건강기능성 포도즙을 제조할 수 있다.

Description

포도씨 추출 과정이 포함된 포도즙의 제조 방법 {A production method of grape juice having the extraction process of grape seeds.}

본 발명은 포도씨 추출 과정이 포함된 포도즙의 제조 방법에 관한 것으로 좀 더 자세히는 포도에 함유된 씨를 별도로 분리하여 95-98℃로 10분간 가온한 다음 포도씨 추출물을 제조하고, 이를 포도즙 제조과정으로 다시 되돌려 포도즙 추출물이 함유된 포도즙의 제조 방법에 관한 것이다.

포도는 주로 열대 및 아열대 지방에서 자생하며 지중해 연안 국가(스페인, 프랑스, 이탈리아, 독일)와 미국의 캘리포니아주, 남미의 아르헨티나, 칠레 등에서 주로 재배되고 있다. 우리나라에서의 포도재배는 80년대 이후로 점점 재배면적이 증가하다가 90년대 중반 이후로 경쟁력이 있는 과수로 평가되어 재배면적이 급진적으로 확대되기 시작하여 2001년에는 전국적으로 2만천 ha의 재배 면적에서 약 45만톤의 포도가 생산되었으나 이후 점차 재배면적이 줄어 2010년에 이르러서는 약 2만 ha의 재배면적에서 약 35만톤의 포도가 생산되고 있으나 과다 출하 및 수매가 하락으로 그 생산량이 더욱 줄어들고 있다.

포도는 폴리페놀성분이 풍부하여 여러 가지 생체 조절 기능을 나타낸다고 알려져 있는데, 이들의 대부분은 포도 중량의 1~2%를 차지하는 포도씨와 과피에 많이 함유되어 있어 최근에는 포도씨와 과피 추출물을 이용한 포도주스, 포도주 및 포도씨 기름 또는 생식, 포도 기능성 화장품 등도 개발되었다. 하지만 포도가공과정에서 발생되는 포도씨 박은 대부분 사료나 비료 형태로 이용되고 있으나 식용으로서 포도씨 기능성물질의 추출 및 응용기술은 아직 미비한 상태이다.

포도씨에는 단백질, 식이성섬유소, 식물성스테롤 뿐만 아니라 oleic acid, 및 linoleic acid와 같은 불포화 지방산을 다량 함유하고 있으며, 또한 tocopherols 및 catechin류[(+)-catechin, (-)-epicatechin 및 그들의 oligomeric procyanidins] 와 같은 항산화성 페놀물질을 많이 함유하고 있어 기능성 신소재로서 각광 받고 있다.([문헌1]Prieur, C et al. Oligomeric and polymeric procyanidins from grapes. Phytochemistry, 1994, Vol.32, 781-784쪽). 포도씨의 catechin류는 항암, 항돌연변이, 항간독, 항고혈압 및 항염증 등 여러 가지 생리적 작용을 지니고 있으며, 아울러 활성산소의 포착제 및 금속착염제로써 지질과산화반응을 효과적으로 억제하는 대표적인 천연항산화물질로서 잘 알려져 있다. 현재 포도씨의 가공으로 많이 이용되고 있는 포도씨유 식품은 linoleic acid, β-sitosterol, catechin 등의 유효성분으로 인해 혈청 내 콜레스테롤 수준을 낮추며 강한 항산화 효과가 있음이 밝혀져 건강보조 식품 소재로서 지정되었다.

포도씨 종자 추출물은 1998년 5월에 천연첨가물로서 식품첨가물공전에 등재되었으며, 포도종자 추출물의 정의는 [포도과 포도 (Vitis labrusca LINNE, Vitis uinifera LINNE)의 종자를 열수, 가온한 에틸알코올 혹은 실온의 아세톤으로 추출한 것으로부터 얻어지거나 혹은 Tannase 에 의한 가수분해 처리한 것으로부터 얻어지는 것으로 그 주성분은 포도안토시아니딘이다]로 되어 있다.

포도씨에서 polyphenol 성분은 (+)-catechin, (-)-epicatechin, (-)-epicatechin-3-O-gallate 와 같은 단량체 뿐만 아니라 epicatechin-(4β→8)-epicatechin(B2) 및 epicatechin-(4β→8)-epicatechin(B1-3-O-gallate)와 같은 이량체와 flavan-3-ol 형태의 화합물이 C4-C8 혹은 C4-C6에서 결합되어 있는 삼량체에서 육량체까지의 다량체인 proanthocyanidin이 함유되어 있는 것이 보고되고 있으며([문헌2]Gabetta, B. et al. Characterization of proanthocyanidins from grape seeds. Phytotherapia, 2000, Vol.71, 162-175쪽), 그 구조 및 분리에 대한 연구가 수행되고 있다.

Proanthocyanidin은 모세관, 말초정맥 등 순환기 질환의 치료제로 의약품의 활성성분이 되며, 혈액순환의 향상, 모세혈관 및 심장혈관의 강화, 혈중 콜레스테롤을 저하시킴으로서 혈관계 질환을 예방할 뿐 아니라, 자유라디칼 소거와 과산화 이온형성의 저하에 관계하여 항산화작용, 항암작용, 항균작용 등 여러 가지 생리활성을 가지는 것이 연구되어 왔다. 그러므로 포도씨로부터 추출된 이러한 유용성분을 효율적으로 활용하는 것은 농산물의 부가가치를 높이고, 식품의 고급화 및 다양화, 그리고 환경 보존적 차원에서도 매우 중요하다.

특허 10-2005-0035069호(2005.04.27)는 배의 폴리페놀계 화합물의 추출방법, 그 추출물 및 그 추출물을 함유한 기능성음료에 관한 것으로써 본 발명에 따른 배의 폴리페놀계 화합물의 추출방법은 배를 추출 탱크에서 80% 에탄올에 침지하여 상온에서 24시간 방치 한 후 원심분리하여 상등액을 취하는 단계; 상기 단계에서 발생한 침전물을 다시 위와 같은 조건으로 4회 반복하는 단계; 위 단계들을 거쳐 얻어진 상등액을 모아 감압 농축하는 단계; 수용성 성분만을 회수하기 위하여 증류수로 용해한 후 여과하여 클로로필을 제거하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때 사용되는 배는 껍질도 무방하다. 그러나, 이 방법은 단가가 비싼 80% 에탄올을 폴리페놀추출용매로 사용하므로 매우 값비싼 추출방법이며, 고농도의 에탄올 사용으로 인해 화재발생이 우려되는 단점이 있으며 이렇게 얻어진 추출물을 기능성음료에 사용하기 위해 과량의 스팀에너지를 소비하면서 감압농축하여 에탄올을 날려 보내고 그 이후에 추출물을 기능성음료에 사용할 수 있는 등 경제적으로 매우 불리한 방법이며 화재의 위험이 늘 내재되어 있는 단점이 있다.

특허 제 100417944호 (2004.01.28)는 항산화 효과가 향상된 포도제품의 제조 방법에 관한 것으로 포도를 압착 여과하여 얻은 포도즙에, 여과잔사 또는 포도씨 분말을 80도씨에서 30분간 각각 70% 에탄올, 50% 에탄올 및 30% 에탄올로 순차적으로 추출 여과하여 모은 여액을 감압, 농축하여 얻은 포도씨 추출물을 첨가하여 항산화 물질인 푸로안토시아니딘류 (proanthocyanidines)을 함유한 포도원액의 제조 방법에 관한 것이다.

그러나, 이 방법 역시 단가가 비싼 70%, 50%, 30% 에탄올을 추출용매로 사용하여 가격적으로 매우 값비싼 추출방법이며 또한 80℃에서 30분간의 추출시간 동안 에탄올 휘발로 인한 화재 발생이 우려되는 단점이 있으며 역시 과량의 에너지를 소비하여 여액을 감압 농축하는 등 에너지 소모가 많은 공정이며 추출 재료인 여과잔사 또는 포도씨 분말을 포도즙이나 포도주 제조 공정 중에 별도로 가공하여 마련해야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하는 것으로서, 추출용매로 에탄올 대신 뜨거운 포도즙을 그대로 이용하여 포도폴리페놀을 추출하므로 용매구입의 비용 발생이 없으며, 화재위험이 전혀 없고, 별도의 감압농축 공정 없이 포도씨 추출액을 그대로 포도즙 제조 공정으로 다시 되돌려 보내는 방법으로 경제적이면서도 화재위험으로부터 안전한 포도씨 추출액 함유 포도즙의 제조방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 포도-파쇄-열처리-착즙-여과-충진으로 구성되는 일반적인 포도즙 제조과정 중에 탱크에서 열처리 도중 200rpm 이상을 교반 날개를 회전시켜 포도씨 만을 원심 수거한 다음 95-98℃에서 10분간 열처리 하여 포도씨로부터 포도폴리페놀 및 유용성분을 추출해내고 이를 여과하여 포도여과 공정으로 다시 되돌려 보내는 방법으로 포도즙을 제조하였으며 아래 그림1에 제조공정 모식도로 나타내었다.

[그림1] 포도씨 추출 과정이 포함된 포도즙의 제조 방법

본 발명의 방법에 의하면 포도씨로 부터 포도폴리페놀 등 유효성분을 간단하게 추출하며 포도즙 제조 공정 중에 첨가하기 때문에 항산화포도폴리페놀이 과량 함유된 건강기능성 포도즙을 손쉽게 제조할 수 있으며 별도의 추가 비용이나 화재위험이 없으므로 매우 경제적이며 안전하다는 장점이 있다.

본 발명은 신선한 포도를 세척하고 제경하고 파쇄하는 단계;

상기 파쇄된 포도를 탱크에 넣고 잘 저어주면서 80℃에서 30분간 열처리하는 단계;

상기 열처리 단계 중에 탱크의 교반기를 200rpm 이상으로 회전시키고 난 후 포도씨를 밸브를 통하여 탱크하부로 원심 수거하는 단계 ;

상기 수거된 포도씨를 그대로 95-98℃에서 10분간 가열하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하고 여과하여 포도즙 여과 공정으로 되돌리는 단계;

상기 추출단계 이후 포도즙을 pouch로 포장하고 살균 처리하는 최종단계;를 포함하는 포도즙 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 포도씨를 포도즙이 끓지 않는 95~98℃에서 10분간 가열하여 포도폴리페놀과 유용성분을 추출함과 동시에 안토시아닌 색소성분과 영양 성분 및 향기성분의 파괴를 최소화하는 것을 특징으로 하는, 포도즙 제조 방법을 제공한다.

아래에서는 본 발명을 좀 더 자세히 설명한다.

신선한 포도를 흐르는 물에 세척하면서 미숙과나 부패과를 선별 분리해내고 깨끗한 상태의 포도송이 만을 제경기로 이송하여 줄기를 털어내고 포도알을 딴 다음 포도알 만을 롤러 밀 타입의 포도파쇄기에 넣어 포도 알맹이를 터트리면서 포도를 부분적으로 파쇄하는 단계;

상기 파쇄된 포도를 탱크에 넣고 80℃에서 30분간 열처리하는 단계;

포도즙을 제조하기 위해서 포도 파쇄액을 고온에서 장시간 가열하면 과도한 열처리로 인해 포도즙에서 가열취가 나고 신선한 포도맛과 향이 사라져 버려 마치 한약 달인 것과 유사한 맛과 향을 내게 된다. 아래 표 1은 포도의 가열 처리 조건을 달리하여 착즙한 후 얻어지는 포도즙의 수율과 맛, 향, 색깔을 분석 한 일례이다. 초기 당도 13.5Brix, 산도0.58%인 Campbell Early 포도를 60~100℃ 까지 30분간 가열처리하고 착즙하여 관능검사를 한 결과 80℃에서 30분간 포도를 열처리 한 것이 포도즙의 색, 향, 맛 등 전체적인 기호도가 가장 우수하였다.

아래 표 2는 온도를 80℃로 고정하고 가열시간을 달리하여 열처리하여 착즙한 경우 포도즙의 수율과 맛, 향, 색깔을 분석한 일례이다. 가열시간 5분부터 60분까지에 당도, 산도, 색, 맛, 향이 별로 차이가 없었으나 적어도 30분 이상 가열할 때 75% 이상의 수율을 얻을 수가 있었으며 관능검사 결과도 우수하였다.

따라서 본 발명자들은 포도 착즙을 위한 포도의 최적 가열 온도를 80℃, 30분으로 설정하여 포도즙 가공에 응용하였다.

상기 열처리 단계 중에 탱크의 교반기를 200rpm이상으로 회전시켜 포도알에서 분리된 포도씨를 탱크하부의 드레인 밸브 쪽으로 원심력을 이용하여 모으고 밸브를 열어 일부 포도즙과 함께 포도씨를 수거하는 단계:

이 공정에서 수거된 포도씨와 일부 약간 혼입된 포도즙을 별도의 추출탱크로 이송하여 95~98℃에서 약 10분간 가열하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하고 여과하여 포도즙 여과 공정으로 되돌리는 단계 :

상기 추출단계 이후 포도즙을 pouch에 포장하고 75℃에서 30분간 살균 처리하여 식힌 다음 최종 제품화하는 최종 단계; 로 포도씨 추출 과정이 포함된 포도즙 제조방법을 제공한다.

아래에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래 실시예의 기재에 의하여 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

<실시예>

신선한 포도 1,600kg을 수도 물이 흐르는 세척조에 넣고 깨끗이 세척한다. 이때 부패과나 미숙과는 육안으로 선별하여 버리고 이물질도 잘 골라낸다. 세척이 끝난 포도는 컨베이어벨트로 제경기로 이송하여 자동적으로 포도알을 따내고 남는 줄기는 별도로 분리하여 버린다.

포도알은 롤러 밀 타입의 포도파쇄기에 넣고 포도알맹이를 터뜨리는 정도의 부분 파쇄를 실시하고 모노펌프를 이용하여 파쇄된 포도를 열처리 탱크로 이송한다.

상기 열처리 탱크의 교반기를 100rpm정도로 서서히 회전시키면서 보일러 및 스팀을 이용하여 80℃에서 약 20분간 방치한 후 교반기의 회전속도를 200rpm 이상으로 약 5분간 회전시켜 포도알에서 분리된 포도씨를 탱크하부 중앙의 드레인 밸브 쪽으로 원심력을 이용하여 모으고 순간적으로 드레인 밸브를 열어 일부 포도즙과 함께 포도씨를 수거하며, 드레인 밸브를 여는 조작을 3회 반복 실시하여 대부분의 포도씨를 수거하였다. 이때 포도씨는 약 16kg이 수거되었으며 포도즙까지 합한 무게는 118kg이었다.

상기공정에서 수거된 포도씨와 포도즙을 별도의 추출탱크로 옮기고 95~98℃에서 10 분간 가온하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하였고 그 즉시 여과한 결과 포도씨 추출액이 101kg 정도가 얻어졌으며 이때 폴리페놀 함량은 4,450ppm이었다.

80℃에서 30분간 열처리가 끝난 포도파쇄액은 착즙기를 이용하여 전부 착즙하였으며 착즙이 끝난 포도즙은 즉시 Vibrating Screen으로 여과하였으며, 여과 중에 상기 공정에서 얻어진 포도씨 추출액 101kg을 같이 혼합하여 포장용 서비스 탱크로 이송하였으며 최종 1,203kg의 포도즙이 얻어졌으며 (수율 1,203÷1,600=75.2%) 이때 포도즙의 폴리페놀 함량은 1,160ppm 이었다.

<비교예 1>

상기 실시예와 유사한 방법으로 신선한 포도 1,600kg을 사용하여 포도즙을 제조하였으나, 포도씨 원심수거 및 추출단계가 없이 포도 파쇄액을 80℃에서 30분간 열처리 하고 그대로 착즙기를 이용하여 착즙하고 즉시 Vibrating Screen으로 여과하여 포장용 서비스 탱크로 이송하였으며 최종 1,206kg의 포도즙이 얻어졌으며 (수율 1,206÷1,600=75,4%) 이때 포도즙의 폴리페놀 함량은 850ppm이었다.

실시예와 비교하여 볼 때 포도즙의 수율은 큰 차이가 없었으며 항산화 기능을 가진 유용생리활성물질인 폴리페놀은 실시예에 있어서 비교예보다 약 36.5%가 증가되는 결과를 얻을 수 있었다.

<비교예 2>

상기 실시예와 유사한 방법으로 신선한 포도 1,600kg을 사용하여 포도즙을 제조하였으나, 포도씨를 원심 수거 방식으로 수거하여 수거된 포도씨와 포도즙을 별도의 추출탱크로 옮기고 포도씨의 추출 온도를 낮추어 80℃에서 10분간 가온하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하였고 그 즉시 여과한 결과 포도씨 추출액이 103kg 정도가 얻어졌으며 이때 폴리페놀 함량은 4,390ppm이었다.

80℃에서 30분간 열처리가 끝난 포도파쇄액은 착즙기를 이용하여 전부 착즙하였으며 착즙이 끝난 포도즙은 즉시 Vibrating Screen으로 여과하였으며, 여과 중에 상기 공정에서 얻어진 포도씨 추출액 103kg을 같이 혼합하여 포장용 서비스 탱크로 이송하였으며 최종 1,205kg의 포도즙이 얻어졌으며 (수율 1,205÷1,600=75.3%) 이때 포도즙의 폴리페놀 함량은 1,140ppm 이었다. 실시예와 비교하여 볼 때 포도즙의 수율은 큰 차이가 없었으며 항산화 기능을 가진 유용생리활성물질인 폴리페놀 함량도 실시예보다 약간 낮은 수치를 나타내었으나 거의 유사하였다.

<비교예 3>

상기 실시예와 유사한 방법으로 신선한 포도 1,600kg을 사용하여 포도즙을 제조하였으나, 포도씨를 원심 수거 방식으로 수거하여 수거된 포도씨와 포도즙을 별도의 추출탱크로 옮기고 포도씨의 추출 온도를 높이고 추출 시간도 연장하여 추출 온도를 100℃로 하고 추출 시간을 60분간으로 가온하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하였고 그 즉시 여과한 결과 포도씨 추출액이 98kg 정도가 얻어졌으며 이때 폴리페놀 함량은 4,510ppm이었다.

80℃에서 30분간 열처리가 끝난 포도파쇄액은 착즙기를 이용하여 전부 착즙하였으며 착즙이 끝난 포도즙은 즉시 Vibrating Screen으로 여과하였으며, 여과 중에 상기 공정에서 얻어진 포도씨 추출액 98kg을 같이 혼합하여 포장용 서비스 탱크로 이송하였으며 최종 1,198kg의 포도즙이 얻어졌으며 (수율 1,198÷1,600=74.8%) 이때 포도즙의 폴리페놀 함량은 1,180ppm 이었다. 실시예와 비교하여 볼 때 포도즙의 수율은 약간 줄어들었으며 항산화 기능을 가진 유용생리활성물질인 폴리페놀 함량은 실시예보다 약간 높은 수치를 나타내었으나 거의 유사하였다.

이상의 비교예 2와 3에서 볼 수 있는 바와 같이 포도씨의 추출 온도를 80℃까지 내리더라도, 또한 포도씨의 추출 온도를 100℃까지 올리고 추출 시간도 60분까지 길게 하여도 포도씨 폴리페놀의 추출 정도와 수율은 실시예와 비슷함을 볼 수 있었다.

Claims (3)

1. 포도를 열처리하고 착즙여과하여 포도즙을 얻는 과정 중에, 열처리 단계에서 탱크의 교반기를 회전시켜 포도씨를 원심수거하고 이를 95~98℃에서 10분간 가온하여 포도폴리페놀 등 유용성분을 추출하고 이를 포도즙 여과 공정으로 되돌려 포도씨 추출액이 함유된 포도즙을 제조하는 방법
   
2. 제 1항에 따라 제조된 포도씨 추출액 함유 포도즙
   
3. 제 1항에 있어서 포도씨의 가열온도와 시간을 각각 80~100℃, 10-60분간으로 하여 포도씨 추출액을 얻고 이를 포도즙 여과공정으로 첨가하는 포도즙의 제조 방법