KR20180106180A - 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐 - Google Patents
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- B65D2081/007—
Abstract
본 발명은 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐에 관한 것으로, 티백을 이용한 차 형태로 음용하는 방식이 아니라 캡슐 머신을 이용하여 음료를 음용할 수 있는 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐에 관한 것이다.
Description
본 발명은 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐에 관한 것이다.
생활이 진보 발전하여 전문화되면서 간단하고 효율적으로 사용 및 활용할 수 있는 장치들이 무수히 개발되고 있다.
그 중 캡슐커피 머신은 캡슐 커피를 사용하여 전자동으로 버튼 하나만 눌러 간편하게 내려 커피를 손쉽게 음용할 수 있다. 특히, 상기 캡슐 커피는 제조사에 의해 정확하게 계량된 커피의 양, 그리고 머신에 사전 프로그래밍된 물의 온도·물의 양에 의해 최상의 조건으로 추출되기 때문에 언제 즐겨도 변함없는 커피 전문점 수준의 맛과 향을 즐길 수 있다는 이점이 있다.
이처럼 뛰어난 맛과 향, 그리고 편리함으로 캡슐커피 머신은 전 세계적으로 인기를 더해가고 있으며, 최근 커피 음료 시장의 경우 캡슐커피가 시장 분위기를 주도하고 있다.
캡슐커피 머신은 커피 캡슐에 한정되어 있으며, 녹차, 홍차 또는 쟈스민차 같은 차류와 같은 다른 음료에 대해서는 아직까지 개발이 거의 없는 상태이다. 이로 인해 이들 차들은 여전히 뜨거운 물에 우려내는 방식이 사용되고 있다.
한편, 한방차를 캡슐커피 머신에 적용하고자 하는 시도가 있었다. KR 공개특허 10-2011-0073416호에서는 한방차에 사용하는 재료(갈근, 감초, 계피, 구기자, 당귀, 대조, 백작약, 숙지황, 오미자, 용안육, 진피, 천궁, 황기 등)를 건조 후 분쇄한 분말을 캡슐커피의 원두 대신 적용하고자 하였다. 그러나 캡슐머신을 이용하여 분말로부터 한방차 성분을 추출하더라도 충분한 수준으로 음미하기에는 부족한 감이 있었다.
이에 본 발명에서는 커피에 국한된 캡슐 음료의 저변을 확대하고, 유효 성분이 있는 다른 물질의 캡슐 음료로의 적용에 대해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 땅콩 새싹 및 인삼을 선정하였고, 이를 원물의 분말과 추출액의 분말 상태로 적용할 경우 고품질의 땅콩 새싹차 또는 인삼차로서 간편히 음용할 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 캡슐 머신을 통해 손쉽게 차를 제조할 수 있는 음료 추출용 캡슐을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 분말 원료에 용수를 주입하여 액상의 음료를 추출하기 위한 음료 추출용 캡슐에 있어서,
상기 분말 원료는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말인 것인, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐을 제공한다.
이때 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은
(1) 땅콩 새싹 또는 인삼을 물로 추출하여 추출액을 얻는 단계;
(2) 상기 추출액을 여과 및 정제하는 단계; 및
(3) 얻어진 여과액을 건조하여 분말화하는 단계를 거쳐 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐은 종래 티백을 이용한 차 형태로 음용하던 방식이 아니라 캡슐 머신을 이용하여 음료를 음용할 수 있어 편리하게 소비자에게 틈새시장을 공략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 음료 추출용 캡슐을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에서 제시하는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 제조하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 제시하는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 제조하기 위한 순서도이다.
본 발명에서는 캡슐 머신을 이용하여 손쉽게 음료를 만들 수 있는 음료 추출용 캡슐을 제시한다.
땅콩 새싹은 땅콩 나물을 수경 재배할 경우 땅콩의 딱딱한 겉껍질을 벗기고 6 내지 7일 정도 콩나물처럼 발아시킨 새싹을 의미한다.
땅콩 새싹 내에는 다양한 성분이 있으며, 안토시아닌(블루베리의 4배), 아스파라긴산(콩나물의 8배)은 노화 예방 및 항암 효과 물질이 포토주의 50배를 가져 '회춘의 묘약'이라고도 한다. 또한, 식물에서 발견된 항산화 물질인 폴리페놀 계열에 속하는 레스베라트롤(Resveratrol)이 다량 함유되어 있다[Qingping Xiong et al., Preliminary separation and purification of resveratrol from extract of peanut(Arachis hypogaea) sprouts by macroporous adsorption resins, Food Chemistry Volume 145, 15 February 2014, Pages 1 내지 7].
상기 레스베라트롤의 약리작용을 보면, 노화방지, 세포 수명 연장, 치매 예방, 다이어트 효과, 헤르페스 바이러스 억제, 암 예방효능, 항염작용, 관절염 스테로이드 내성 천식 치료, 심장병 예방, 동맥 경화 예방, 뇌졸증 예방, 당뇨병 예방, 발기부전 치료, 알콜성 간질환, 잇몸질환 치료, 여성 갱년기 장애 예방에 효과가 있다고 알려져 있다. 또한, 활성 산소를 제거하고 항산화 작용을 통해 피부 재생을 활발히 촉진해 노화를 억제하는 것으로 밝혀졌다[윤미연, 항산화 및 미백화장품 원료로서의 땅콩새싹 추출물에 관한 연구, Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 31(1): 14-19(2016)].
이외에도, 땅콩 새싹 내에는 불포화 지방산, 올레인산, 리놀산, 필수 아미노산이 많이 함유되어 콜레스테롤을 낮추고 동맥경화, 항산화 효능과 전립선 질환에 탁월한 효능이 있다고 한다.
더불어 땅콩이 새싹으로 변화되면서 칼로리와 지방질이 현저하게 줄어들고 식이섬유가 풍부하여 변비예방 및 다이어트 식품으로 적합하며, 또 열량은 적으면서 칼슘, 철분, 인, 칼륨, 비타민, 아연 등 각종 무기질과 미네랄, 특히 노화 방지에 효과적인 토코페롤 등이 다량 함유되어 있다[Nam E Kang et al., Peanut sprouts extract(Arachis hypogaea L.) has anti-obesity effects by controlling the protein expressions of PPARγ and adiponectin of adipose tissue in rats fed high-fat diet, Nutr Res Pract. 2014 Apr; 8(2): 158 내지 164].
통상 땅콩 새싹은 탕, 볶음 요리, 장아찌, 샐러드 등 음식으로 많이 섭취하며, 상기 땅콩 새싹을 건조한 후 그대로 먹거나, 여기에 물을 첨가하거나 티백 형태로 제조 후 물을 첨가하여 차 형태로 음용하는 것이 일반적이다.
한편, 인삼은 예로부터 불로장생의 영약으로 알려졌으며, 한약 중에서도 최고의 약재로 꼽힌다. 인삼류는 인삼(人蔘), 수삼(水蔘), 태극삼(太極蔘), 백삼(白蔘)을 들 수 있으며, 홍삼류로는 홍삼(紅蔘), 흑삼(黑蔘)을 들 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 인삼류 또는 홍삼류를 원료로 하여 추출물을 얻은 후 이를 분말로 제조하게 된다. 본 명세서에서 언급하는 인삼은 상기 종류 모두를 포함한다.
인삼에는 진세노사이드라는 사포닌 물질이 여러 종류로 다량 함유되어있고, 이들 진세노사이드가 각각 자양강장 이외에 불안 신경증, 불면, 우울 상태 등 중추신경의 증상개선효과, 학습기능의 증진과 기억력을 개선시켜 지적 수행능력을 향상시키는 효능, 외적 유해인자에 대한 비특이적 생체저항력을 증진시켜 준다. 또한, 물리적, 화학적, 생물학적인 외적 변화에 대하여 생체를 정상화시켜 주며 혈당 강하 기능, 해독 촉진작용, 간 손상 보호 및 간 재생 회복 촉진작용, 김근 세포 보호 작용 및 심기능 강화작용, 혈중 콜레스테롤의 함량 저하 작용, 혈압조절작용 암 세포 전이와 항암제의 내성 형성을 억제하는 활성 효과 등의 다양한 약리 효능이 있으므로 인삼은 예로부터 한약재로 널리 쓰였으나 최근에는 건강식품으로 다양한 가공식품이 제조되어 소비되고 있다[Asian ginseng". National Center for Complementary and Integrative Health, US National Institutes of Health, Bethesda, MD. September 2016. Retrieved 10 February 2017.].
바람직한 예로서, 본 발명에서는 무화학, 무농약으로 재배하는 수경재배 인삼을 사용한다. 수경재배 인삼은 수경 재배 기술로 재배된 인삼을 의미한다. 상기 수경 재배 기술은 무농약 청정 재배와 연중 생산이 가능한 기술로서, 2년근 크기(8~10g)의 수삼을 4개월 만에 고속 생산이 가능한 방법이다.
특히 수경재배 인삼은 토양재배 인삼 대비 인삼 뿌리에서 총 진세노사이드의 함량이 높을뿐만 아니라 뿌리삼에서 거의 검출되지 않는 Rh1 성분이 잎에서 검출된다. 수경 재배 기술로 재배된 수경 인삼은 뿌리와 잎, 줄기까지 전초를 모두 식품으로 이용할 수 있고, 뿌리와 잎과 줄기에 진세노사이드(ginsenoside) 성분을 함유하고 있기 때문에 인삼 채소와 같은 기능성 신선 식품으로서 가치가 높다.
상기 효과 및 효능을 갖는 인삼은 기능성 식품, 건강 보조 식품, 음료 조성물, 식품 첨가제, 차류, 과자류 등 다양한 형태로 시판되고 있다. 통상 인삼은 인삼정, 인삼 엑기스, 인삼차의 형태로 복용하고 있다. 그중 인삼차의 복용은 인삼을 잘게 자른 후 꿀에 담근 후, 물을 첨가하여 섭취하거나, 분말 형태의 인삼 추출 분말에 물을 첨가하는 방식과 과립 형태를 사용하는 방식으로 이루어지고 있다.
상기 언급한 바와 같이, 땅콩 새싹이나 인삼을 차로 섭취하는 경우 물을 첨가하여 음용하는 방식이 일반적이었다.
본 발명에서는 이러한 전통적인 방법이 아닌 캡슐 머신을 이용하여 간편한 사용을 통해 재료의 맛과 영양을 신선하게 유지하여 본연의 맛을 느낄 수 있어 소비자의 입과 눈을 사로잡을 수 있도록 새로운 형태의 섭취 방법인 음료 추출용 캡슐 제시한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 음료 추출용 캡슐을 보여주는 분해 사시도이다.
우선, 도 1을 참조하면, 음료 추출용 캡슐(100)은
추출 분말(30)을 수용하기 위한 캡슐 용기(10);
상기 캡슐 용기(10)의 상부를 밀봉하기 위한 실링 커버(50);
상기 캡슐 용기(10) 내 실링 커버(50) 하부에 장착되며, 용수가 통과되는 복수 개의 관통공(42)을 갖는 압착부(40); 및
상기 캡슐 용기(10)의 하부에 삽입되고 추출 음료 내 추출 분말(30)을 여과하기 위한 필터(20)를 구비한다.
먼저, 캡슐 용기(10)는 추출 분말(30)을 수용하기 위한 것으로, 상단부가 개방된 형태를 가지며, 이의 상단부에는 플랜지(12)가 형성된 구조를 갖는다.
캡슐 용기(10)는 일반적으로 원통형으로 형성될 수 있으나, 적용 가능한 캡슐 머신의 종류나 제작 및 사용상의 편의성 등을 고려하여 원통형이 아닌 다른 형상으로 얼마든지 변형 형성될 수 있다.
상기 캡슐 용기(10)의 하단은 추출 음료를 배출하기 위해 천공(미도시)을 구비하되, 이는 보관 및 사용 전까지 그 형태를 유지하며 추출을 위해 캡슐 머신에 장착 후 이의 돌출부에 의해 파괴되어 천공을 통해 추출 음료가 배출되도록 한다.
플랜지(12)는 일반적으로 향기 밀봉(Aroma-tight)방식으로 패키징되어 있으나 종래의 다양한 패키징 방식 중에 다른 방식으로 선택하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 플랜지(12)는 도시된 바와 같이 외부로 돌출된 형상일 수도 있으나 상기 캡슐 용기(10)의 내부로 돌출된 형상으로 상기 실링 커버(50)와 밀봉되는 것도 가능하다.
필요한 경우, 상기 캡슐 용기(10)의 하단의 내부 또는 외부는 접착제를 갖는 플라스틱 필름이 접착될 수 있다.
실링 커버(50)는 캡슐 용기(10) 내로 유입되는 공기를 완전히 차단할 수 있도록 하며, 캡슐 용기(10)의 플랜지(12)를 덮을 수 있도록 상대적으로 너비가 넓게 형성된다. 이때 실링 커버(50)의 외측에는 제품을 확인할 수 있도록 색상 또는 문구를 표현한다.
실링 커버(50)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 플라스틱 필름 또는 알루미늄 등이 사용될 수 있다. 이러한 실링 커버(50)는 열 접착 등에 의해 캡슐 용기(10)와 접하는 면이 실링되도록 한다.
압착부(40)는 상기 캡슐 용기(10) 내 실링 커버(50) 하부에 장착되며, 용수가 통과되는 복수 개의 관통공(42)을 갖는다. 상기 관통공(42)을 통해 주입된 용수는 일정 흐름으로 추출 분말(30)에 주입되어 균일한 추출이 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 관통공(42)이 구비되지 않을 경우 역류가 발생할 우려가 있다.
필터(20)는 수평 방향으로 연장된 판 형상으로 형상되며, 단순히 작은 크기의 홀(HOLE)들로 구성되는 패널 형태로 구성하거나 추출된 액상 음료가 이동할 수 있는 입체적인 구조로 형성할 수 있다.
이러한 구성은 음료 추출용 캡슐의 기본적인 구성으로서, 이외에 공지된 바의 다양한 구성 요소가 도 1의 구성에 더욱 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 음료 추출용 캡슐(100)은 캡슐 용기(10)의 내측에 도시된 바와 같이 추출 분말(30)이 충진되며, 상기 추출 분말(30)로서 땅콩 새싹 추출 분말 또는 인삼 추출 분말을 사용한다.
종래 커피 등의 음료 추출용 캡슐(100)의 경우 추출을 위한 원료로서 원두 분말을 그대로 사용하고 있다. 만약 본 발명의 땅콩 새싹과 인삼을 상기 원두 분말처럼 원물 상태의 분말로 적용할 경우 땅콩 새싹과 인삼의 유효 성분의 추출 정도가 낮아, 그 향과 맛 및 효능을 어느 정도 확보하기 위해서는 음료 추출용 캡슐(100)의 추출 분말(30)을 매우 높은 함량으로 사용하여야 한다. 이 경우 음료 추출용 캡슐(100) 및 캡슐 머신의 크기가 커져 최근 소형화되는 캡슐 머신의 경향에 벗어나게 된다.
이에 본 발명에서는 원물 상태가 아닌 유효 성분을 추출한 추출물을 적용함으로써 작은 크기의 음료 추출용 캡슐(100)로 제작하더라도 땅콩 새싹 및 인삼이 갖는 맛, 향 및 효능을 충분히 확보할 수 있도록 한다.
따라서 본 발명에서 제시하는 바와 같이, 땅콩 새싹 및 인삼을 추출 분말(30) 형태로 적용할 경우, 상기 땅콩 새싹 및 인삼 내 유효 성분을 최대한으로 포함하되, 높은 추출율로서 유효 성분을 추출할 수 있다는 이점이 있다.
도 2는 본 발명에서 제시하는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 제조하기 위한 공정도이다. 도 2를 참조하여 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말의 제조를 상세히 설명한다. 이때 각 단계 사이는 공지의 추출 공정에 알려진 단계가 더욱 포함될 수 있다.
준비단계
추출 전 단계로 땅콩 새싹 및 인삼을 세척한 후 분쇄를 수행한다.
이때 상기 땅콩 새싹 및 인삼은 준비된 그대로 추출을 수행하거나, 발효 추출의 경우 균주를 혼합 배양하여 발효시키는 공정을 통해 얻어진 땅콩 새싹 및 인삼을 사용할 수 있다.
세척은 물을 이용하여 수행할 수 있으며, 특히 잔류 농약 및 미세 배양액의 잔류 성분을 충분히 세척한 후 탈수한다.
상기 탈수 처리한 땅콩 새싹 및 인삼은 자연 건조한 후 40℃ 내지 50℃ 열풍으로 3 내지 24시간 동안 10% 이하의 수분을 갖도록 건조 처리한다. 이러한 자연 건조는 후속하는 분쇄 및 체거름은 원료 균질화를 용이하게 하는 것으로, 당업자에 따라 수행하지 않을 수도 있다.
분쇄 후 체거름은 추출 단계에서의 추출 효율을 높이기 위한 것으로, 추출 용기에 따라 달라지나 통상 1 내지 10mm, 바람직하기로 2 내지 5 mm로 절단한다.
팽화단계
선택적으로, 상기 준비된 땅콩 새싹 및 인삼은 맛과 향의 풍미를 높이기 위해 볶음과 팽화 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 상기 볶음과 팽화를 거치면서 재료 속에 함유된 내부 수분이 배출되어 수분 함유율이 낮아지고 다공질 형성으로 분쇄 가공성이 좋아지는 이점이 있다.
상기 팽화 공정은 땅콩 새싹 및 인삼이 충분한 다공질을 형성하여 후속하는 추출 공정에서 높은 수율로 유효 성분이 추출될 수 있는 조건 하에서 수행한다. 바람직하기로, 가압이 가능한 장치 내 땅콩 새싹 또는 인삼을 주입한 다음 100 내지 240℃의 온도에서, 2 내지 8㎏f/㎠의 압력을 인가하여 2 내지 4분 동안 가열하는 방식이 수행할 수 있다. 상기 팽화 공정은 호화(popping) 방식으로 땅콩 새싹 또는 인삼 내 수분이 증발하여 기압이 높아졌을 때 한쪽을 갑자기 열면 상압이 되어 팽화되는 원리를 따른다. 만약 상기 조건의 범위 미만에서 수행할 경우, 땅콩 새싹 또는 인삼이 다공질 보다는 땅콩 새싹 또는 인삼의 충분한 팽화가 어려워 후속하는 추출 공정에서의 추출 효율이 낮아지고, 이와 반대로 상기 범위를 초과할 경우 땅콩 새싹 또는 인삼이 파괴 또는 파쇄되어 이 또한 속하는 추출 공정에서의 추출 효율이 낮아진다.
추출 단계
상기 절단된 땅콩 새싹 또는 인삼 절편을 추출 용기에 넣고 추출을 수행하여 추출액을 얻는다.
추출 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 방법이 사용될 수 있으나 인체에 복용한다는 점을 고려하여 열수 추출, 저온 추출, 에탄올 추출 마이크로웨이브 추출, 초임계 추출, 발효 추출과 같은 방법이 적용될 수 있다.
열수 추출은 예를 들어 증류수를 70℃ 내지 110℃(±10)에서 1 내지 24시간 동안 추출하는 방법으로, 인체에 안전하면서도 방법이 용이하다는 이점이 있다.
저온 추출은 0℃ 내지 10℃의 온도에서 5 내지 48시간 동안 추출(침적; Dipping)하는 방법으로 열수 추출보다는 장시간이 소요되나 열에 의한 유효 성분의 파괴없이 추출물을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
에탄올 추출은 에탄올을 이용하는 추출 방법으로 30℃ 내지 50℃에서 0.5 내지 48시간 동안 추출(침적; Dipping) 수행하며, 유효 성분의 추출 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
마이크로웨이브 추출은 증류수에 침지시키고 10 내지 60분간 마이크로웨이브로 처리하는 방법으로, 이 또한 유효 성분의 추출 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
더불어, 초임계 추출은 이산화탄소(CO2)를 기반으로 한 보조용매(Co-solvent %)로 순수한 물(Pure water 100%), 에탄올(10, 20, 30%)과 펜탄(10, 20, 30%)을 사용 할 수 있으며, 일반적인 아임계 상태(Sub-critical)와 각 용매는 아임계 상태와 초임계 상태를 용매 선정에 따라 선택적으로 추출이 가능하다. 이러한 200 내지 400 bar, 70℃ 내지 300℃의 온도에서 2 내지 6시간 동안 수행하는 것으로 유효 성분의 추출 효율이 가장 높다는 이점이 있다.
상기 다양한 추출 방법은 공지된 바의 추출 방법에 따르며, 추출 용매의 경우 땅콩 새싹 또는 인삼의 중량 대비 1 내지 100 배, 바람직하기로 5 내지 50 배의 중량비로 사용한다. 또한, 각 온도 및 시간은 추출하고자 하는 땅콩 새싹 및 인삼의 중량에 따라 다양하게 변경이 가능하다. 바람직하기로는 80℃ 내지 110℃(±10)에서 재료 1 중량부 대비 물을 1 내지 10 중량부로 첨가하여 열수 추출하는 추출 방법을 따른다.
여과 및 정제 단계
다음으로, 상기 단계(1)에서 얻어진 추출액을 여과 및 정제한다.
추출액의 여과 및 정제는 추출 공정에서 발생하는 불순물 및 기타 성분을 제거하기 위한 것으로, 공지된 다양한 방식의 여과 및 정제 공정이 사용될 수 있다.
구체적으로, 추출액 내 존재하는 땅콩 새싹 및 인삼의 절편을 필터 프레스를 이용하는 여과 공정을 수행하여 여과액을 얻는다.
필터 프레스에 의한 여과는 밀폐된 여과 실내로 원액을 압입시켜 여과재를 통해 고체(cake)와 액체(filtrate)를 분리시키는 공정을 말한다.
필터 프레스에 사용하는 필터는 포어 규격에 따라 달라질 수 있으며, 이때 상기 포어 규격은 추출액 내 불순물의 크기 또는 함량에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 정제 여과를 위해선 1㎛ 내지 10㎛ 범위를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 필터 프레스를 통해 얻어진 여과액은 추가의 여과 공정을 더욱 수행할 수 있다. 이때 추가의 여과 공정은 산업계에서 많이 사용되고 있는 정밀여과(MF; Micro filtration), 한외여과(UF; Ultra filtration) 및 나노 여과(NF; Nano filtration)법이 사용될 수 있다.
정밀 여과(MF; Micro filtration)는 기공 사이즈가 0.01 내지 10㎛인 셀룰로오나 폴리테트라플루오로에틸렌 재질의 분리막을 이용하는 것, 나노 여과는 10Å 수준의 분리막을 사용하는 방법이며, 한외 여과는 50nm 이하의 기공을 가져 나노 수준의 분자 또는 콜로이드를 제거할 수 있는 방법이다.
상기 여과 방법 및 이때 사용하는 분리막의 선택은 땅콩 새싹 및 인삼 추출액 내 불순물 등의 고려하여 이의 대한 내성(內性)이 가장 중요하며, 세척과 살균을 하기 쉽고 장시간 사용할 수 있는 것을 선택한다.
상기 여과 이후 얻어진 여과액은 원심 분리를 이용한 정제를 수행할 수 있다.
원심 분리(Centrifugation)는 원심 분리기(Centrifugal filter)를 이용한 것으로, 원심력을 이용하여 용질 분자를 무게나 모양, 크기 등의 차이에 따라 분리하는 방법이다. 원심 분리기는 분리용과 여과용이 있으며, 상기 추출 이후에는 분리용을, 이후 여과를 위해서 여과용을 사용할 수 있다.
여과용 원심 분리기는 원심 여과기라고도하며, 고속 회전을 통한 원심력에 의해 추출액과 불순물 간의 분리가 발생한다.
원심 분리기의 성능은 원심 분리기의 분당 가능 회전속도(최대 rpm)과 원심효과(G)로 정해진다. 대표적으로, 6,000 rpm(6,000 xg) 이하의 속도를 내는 저속 원심분리기(low-speed centrifuge), 최고속도가 25,000 rpm(60,000 xg)인 고속 원심분리기(high-speed centrifuge), 최대속도가 80,000 rpm(600,000 xg)인 초원심 분리기(ultracentrifuge)가 있으며, 본 발명에서는 추출액의 용량 및 불순물의 성상에 따라 등에 따라 적절히 선택하여 사용한다.
상기 여과를 수행하여 얻어진 여과액은 필요한 경우 활성탄 여과(Activity carbon filtration) 장치를 통과시킬 수 있다.
상기 활성탄 여과 장치를 통해 여과 이후 얻어진 여과액에서 페놀성 화합물, 단백질, 아미노산, 탄수화물, 유기산, 중금속 등을 흡착, 제거시킨다.
이때, 사용하는 활성탄은, 가성소다 또는 계면활성제를 0.4 %로 희석하여 준비한 알칼리용액에 준비한 활성탄을 넣고 2 내지 4시간 동안 50℃ 내지 60℃로 가열한 후, 2 내지 5회 반복 세척하여 알칼리 성분을 완전히 제거한 후, 건조시킨 다음, 초음파 세척기를 이용하여 음파 세척하여 여과 및 흡착능력을 향상시킨 활성탄을 사용한 활성탄 여과 장치를 사용할 수 있다.
또한, 정제 전, 정제 도중 또는 정제 이후 공지한 바의 추가 장치를 이용한 공정을 수행할 수 있다. 일례로, 전술한 바의 정밀여과(MF; Micro Filtration), 한외여과(UF; Ultra filtration) 및 나노 여과(NF; Nano filtration)을 이용한 여과 공정을 더욱 수행할 수 있다.
농축 단계
선택적으로 상기 단계(2)에서 얻어진 여과액을 농축(Concentration)하여 농축액을 얻는 공정을 수행한다.
즉, 이전 단계를 거쳐 얻어진 여과액은 곧바로 하기의 분말화 공정을 수행하거나, 본 농축 공정 이후 얻어진 농축액을 이용하여 하기의 분말화 공정을 수행한다.
농축이란 용매에 녹여져 있는 용질의 농도를 높이는 모든 과정을 의미하며, 본 발명에서는 음료 추출용 캡슐(100) 내 적용할 수 있도록 분말 상태로 제조하기 위해 수행한다.
이때 농축은 농축액의 당도가 5 내지 20 브릭스, 바람직하기로 10 내지 15 브릭스가 될 때까지 수행한다. 상기 당도의 범위는 분말을 제조하기 위한 충분히 높은 농도(즉, 용질 함량이 높음)임을 알 수 있는 파라미터로, 상기 범위 보다 낮을 경우 분말화가 용이하지 않고, 상기 범위보다 높더라도 큰 효과상의 개선점이 없으므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
농축을 위한 방법은 회전 증발 농축기, 증발 농축기, 진공 농축기 및 감압 농축기와 같은 회전 감압 농축기(Rotary vacuum Evaporation); 원심식 진공 박막 농축기; 가스 농축기, 미세질소 가스 농축기 등의 질소 가스 농축기; 역삼투를 이용한 방법; 분별 증류법; 등 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 회전 감압 농축기(Rotary vacuum Evaporation) 또는 원심 박막 농축기를 이용한 방법을 사용한다.
농축은 여과액 내 용매(즉, 물 또는 에탄올)를 충분히 제거할 수 있는 온도(30℃∼60℃)에서 수행하며, 상기 온도는 용매의 휘발점 부근에서 수행하며 감압할 경우 이 온도는 더욱 낮아질 수 있다.
특히, 땅콩 새싹 및 인삼 추출물의 경우 여과액 내 함유된 성분 중 일부가 쉽게 휘발되어 농축 시 거품이 발생할 우려가 있으므로 낮은 온도에서 감압 농축을 수행하는 것이 바람직하다.
회전 감압 농축기는 섞여 있는 물질의 분리를 위해 섞여 있는 물질의 가장 낮은 물질의 끓는점을 세팅하고, 회전 증발기 내부를 진공상태를 만들어 직접적으로 물질을 증류시키는 방식이다. 이때 시료가 저장된 플라스크(또는 저장소)는 지속적으로 회전을 해 주면서 플라스크의 전체적인 부분에 온도를 조절을 해주고 컨덴서에 냉매를 순환하게 하여 증류되는 물질을 다시 액체로 만들어 회수 프라스크에 회수를 하여 물질의 농축을 원활하게 할 수 있다.
상기 회전 감압 농축기는 바람직하기로 30℃ 내지 50℃, 더욱 바람직하기로 40℃ 내지 50℃의 온도에서 수행하며, 이때 최초 여과액 부피 대비 최대 1/10이 될 때까지 수행한다. 또한, 회전 rpm의 수는 100 내지 2000rpm으로, 증발량을 1 내지 3 L/h의 범위로 수행한다.
또한, 원심식 진공 박막 농축기는 원심력을 이용한 농축 장치이다. 고깔 모양의 원뿔 상부에 액체를 떨어뜨린 경우 원뿔이 고속으로 회전하게 되면 원심력에 의해 원뿔에 떨어진 액체는 박막(thin film)을 형성하며 원뿔 전체에 고루 퍼지게 된다. 박막이 형성된 물질 중 상대적으로 끓는점이 낮은 물질은 기화되어 외부 컨덴서에 포집되며, 끓는점이 높은 물질은 컨덴서의 하부에 모여 펌프를 통해 수집 탱크로 회수된다.
상기 원심식 진공 박막 농축기는 열원과의 접촉 시간이 1초 정도로 매우 짧아 여과액 내 존재하는 땅콩 새싹 또는 인삼의 유효 성분의 파괴를 최소한도로 줄일 수 있으면서, 박막 형성을 통해 ppm 수준의 고순도 분리가 가능하다. 특히, 땅콩 새싹 또는 인삼 내 아로마 포집 및 농축에 매우 유리한 장치이다.
상기 원심식 진공 박막 농축기는 바람직하기로 5℃ 내지 40℃, 더욱 바람직하기로 5 내지 35℃의 온도에서 수행하며, 이때 최초 여과액 부피 대비 최대 1/10이 될때까지 수행한다. 또한, 회전 rpm의 수는 100 내지 2000rpm으로, 증발량을 1 내지 3 L/h의 범위로 수행한다.
분말화 단계
다음으로, 상기 단계(3)에서 얻어진 농축액을 건조하여 분말화한다.
식품 분야에서 건조공정에 사용되는 방법으로는 채광에 의한 자연 건조, 열풍 건조, 분무 건조(Spray drying, S.D), 진공 건조(Vacuum drying, V.D), 동결 건조(Freeze drying, F.D) 등을 들 수 있다.
자연 건조는 외부 환경에 노출된 상태에서 건조 공정을 수행하며, 열풍 건조는 열에 의해 건조를 수행하여 빠른 시간 내에 대용량으로 분말화가 가능하다. 또한, 분무 건조는 가열 조건에서 건조하는 점에서 열풍 건조와 동일하나 분무 분무를 통해 건조하므로 건조와 동시에 분말화가 가능하여 널리 사용되고 있다.
바람직하기로 분무 건조, 진공 건조 또는 동결 건조를 사용한다. 열에 의한 건조를 통한 분말화는 위에서 열거한 고온에 의한 제품 열화뿐만 아니라 원료 물질이 함유하고 있던 필수 영양성분, 특히, 열에 민감한 성분(예, 진세노사이드)의 손실을 가져오게 된다.
분무 건조는 분무 건조로서 액상의 물질을 분말로 바꾸는 가장 일반적인 방법 중의 하나이다. 구체적으로, 상기 농축액을 Rotary atomizer 또는 pressure nozzle atomizer를 이용하여 드롭렛(droplet)으로 분무해 공급된 원료가 분사되어 건조 챔버(drying chamber) 안의 뜨거운 기류(hot air)와 만난다. 상기 드롭렛 내에 존재하는 액체(즉, 수분)는 열에 균일하게 노출되면서 증발되고 입자 상태의 고체가 챔버 아래로 떨어지면서 분말을 얻는다.
상기 분무 건조는 건조 시간이 짧고 제품이 제조된 분말이 다공질 특성을 가져 음료 추출용 캡슐(100)로 적용 시 물에 의해 완벽하게 재수 화될 수 있는 이점이 있다. 이때 분무 건조의 공정 조건은 재수화, 수분 함유량, 입자 사이즈, 밀도 등의 특성에 따라 조절이 가능하며, 40℃ 내지 85℃, 바람직하기로 55℃ 내지 80℃에서 1 내지 24시간, 바람직하기로 1 내지 24시간 동안 건조 공정 수행한다. 이러한 건조 온도 및 시간은 건조 장치에 따라 달라질 수 있으나, 추출 용매인 물을 충분히 제거하되, 추출 분말 내 유효 성분의 손실이 없도록 수행한다.
이때 추출 분말을 아주 작은 입자로 분쇄해 항습 장치로 보내고 증기를 뿌리면 작은 입자들이 수증기와 함께 엉켜 일정한 크기의 과립이 된다. 이렇게 만들어진 과립화된 땅콩 새싹 및 인삼은 찬물에도 잘 용해될 정도로 높은 용해도를 갖는다.
동결 건조는 건조의 한 종류로, 물질을 동결시키고, 수증기의 부분압을 낮춰 얼음을 직접 증기로 만드는 승화에 의해 건조된다. 이렇게 건조된 물질은 많은 틈을 가져, 수분 흡수가 용이해 재수화(re-hydration) 시 완전하게 재용해(re-solution)되는 이점이 있다.
본 발명의 땅콩 새싹 및 인삼 추출 분말의 경우 동결 건조 후 음료 추출용 캡슐(100)에 적용시 캡슐 머신 작동에 의해 주입되는 물에 의해 상기 추출 분말이 완전히 재용해되어 상기 땅콩 새싹 및 인삼이 갖는 맛과 향을 그대로 즐길 수 있도록 한다.
동결 건조는 -40℃ 내지 20℃까지 1 내지 24 시간 동안 수행할 수 있으며, 이때 온도, 시간 및 필요한 경우 압력을 변화시켜가며 수차례에 걸쳐 동결 건조를 수행할 수 있다.
일례로, 즉, -40℃에서 2시간, -40℃에서 -30℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -30℃에서 2시간, -30℃에서 -20℃로 1시간 동안 서서히 건조, -20℃에서 2시간, -20℃에서 -10℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -10℃에서 2시간, -10℃에서 0℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 0℃에서 2시간, 0℃에서 10℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 10℃에서 2시간, 10℃에서 20℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 20℃에서 2시간 건조를 수행할 수 있다. 따라서 일반적인 동결건조는 물성 변화와(원물 성상, 농축정도)에 따라 -40℃∼-10℃, 3∼4일 동안 시스템이 설정되어 동결 건조할 수 있다.
이러한 건조 공정 이외에 캐비넷 건조(Cabinet Dry), 컨베이어 건조(Conveyor Dry), 유동층 건조(Fluid Bed Dry), 회전 건조(Rotary Dry), 적외선 건조(Infrared Dry), 하소(Calciner), 튜브 퍼니스 건조(Tube Furnace Dry), 드럼 건조(Drum Dry), 팬 건조(Pan Dry), 스팀 튜브 건조(Steam Tube Dry), 극초단파 건조(Microwave Dry), 진공 건조(Vacuum Dry) 등이 가능하다.
이러한 건조 조건은 시료의 상태, 처리량, 종류에 따라 탄력적으로 조절할 수 있다. 다만, 건조 공정의 지표로서 건조 후 분말의 수분함량을 사용하는데, 분말화 공정을 거친 분말은 최종적으로 수분 함량이 10 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하가 되어야 한다.
또한, 건조 공정은 상기 온도 내에서 1회 수행하거나, 2회 이상 반복 회 수행이 가능하며, 반복 회 수행시 건조 온도 또는 건조 방식을 달리하여 수행할 수 있다. 또한, 다단식 분무 건조(multi-stage spray drying)라는 공법을 도입하여 더욱 풍부한 땅콩 새싹 또는 인삼의 맛과 향을 살릴 수 있게 되었다.
일례로, 우선 1차적으로 소용량으로 건조를 수행한 다음, 1차 건조된 분말을 다시 2차 건조하는 공정을 수행하거나, 1차 건조 온도는 저온에서, 2차 건조 온도는 이보다 높거나 낮은 온도에서 수행할 수 있다.
상기 건조 후 얻어진 분말은 입도 크기에 상관없이 조분쇄하고, 이를 정립기에 투입하여 입도를 균일하게 하는 것만으로 제품화 가능한 과립 형태로 얻거나, 조분쇄된 분말을 미세분말로 하여 제품화하는 경우 추가적으로 분쇄 공정을 수행함으로써 미분 형태로 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라 얻어지는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 건조 --> 추출 --> 여과 --> 농축 --> 분말 --> 캡슐화 단계를 거쳐 음료 추출용 캡슐(100)에 적용한다.
본 발명의 다른 구현예에 따라 얻어지는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 건조 --> 팽화 --> 추출 --> 여과 --> 농축 --> 분말 --> 캡슐화 단계를 거쳐 음료 추출용 캡슐(100)에 적용한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따라 얻어지는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 건조 --> 팽화 --> 추출 --> 여과 --> 분말 --> 캡슐화 단계를 거쳐 음료 추출용 캡슐(100)에 적용한다.
음료 추출용 캡슐(100)에 적용시 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 상기 음료 추출용 캡슐(100)에 용이하게 도입할 수 있도록 소정 형태를 유지하기 위해 부형제를 더욱 포함할 수 있다.
부형제는 약제학적 분야에 사용는 것으로 주성분만으로는 캡슐을 충진하기가 어려운 경우 사용하는 물질이다. 본 발명에서는 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말의 형태를 유지시키고, 그 맛과 향에는 영향을 주지 않도록 부형제의 조성 및 함량을 한정한다.
상기 부형제는 약품학적 및/또는 약품학적으로 사용될 수 있는 전분, 당류 및/또는 스테아린산마그네슘을 사용할 수 있으며, 전분, 당류 및/또는 스테아린산마그네슘을 사용할 수 있다.
전분으로는 옥수수전분, 타피오카전분, 쌀전분, 밀전분, 고구마전분, 감자전분 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기에서 2종 이상의 전분을 사용하는 경우 서로 동일한 중량비로 혼합된 혼합전분을 사용할 수 있다. 일례로 옥수수전분을 사용할 수 있다.
당류는 글루코오스(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose), 만노오스(mannose), 리보스(ribose), 수크로오스(sucrose), 말토오스(maltose), 락토오스(lactose), 덱스트린, 올리고당류, 꿀(honey), 프로폴리스(propolis), 트레할로스(trehalos), 솔비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 만티톨(mantitol), 람니톨(rhamnitol), 이노시톨(Inositol), 에리스리톨(Erythritol), 파라티노스, 쿠에르시톨(quercitol) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기에서 2종 이상의 당류를 사용하는 경우 서로 동일한 중량비로 혼합된 혼합당류를 사용할 수 있다. 일례로 말토덱스트린을 사용할 수 있다.
본 발명의 음료 추출용 캡슐(100) 내 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 평균 입경이 0.05 내지 2mm, 바람직하기로 0.1 내지 1mm의 크기를 가지며, 캡슐 내에 충진될 수 있다. 상기 크기는 음료 추출용 캡슐(100)에 용수 주입시 쉽게 수화되어 음료를 제조할 수 있는 것으로, 상기 크기 보다 작을 경우는 제조가 어렵거나 분말이 뭉치는 문제가 있고, 이보다 클 경우에는 수화 속도가 늦어지는 문제가 있다.
이때 충진되는 성분 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량％, 바람직하기로 5 내지 10 중량%의 함량으로 부형제를 사용한다. 이때 그 함량의 함량이 상기 범위 미만이면 형태 유지가 매우 어렵워 음료 추출용 캡슐(100) 내 충진이 어렵고, 이와 반대로 상기 범위를 초과할 경우 땅콩 새싹 또는 인삼 특유의 맛과 향이 변질될 수 있으므로 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
이러한 부형제의 도입은 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말과 일정 함량비로 혼합하여 사용하거나, 분말화 공정 전 농축액에 첨가하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 농축액에 말토덱스트린(옥수수 전분)을 첨가하여, 분말화 공정을 수행하여 상기 말토덱스트린이 함유된 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 제조한다.
상기 제조된 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은 음료 추출용 캡슐(100)의 캡슐 용기(10) 내 주입 후 밀봉한다. 이때 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말의 제조 직후 캡슐 용기(10)에 주입하여 밀봉하여 그 맛과 향을 유지하는 것이 바람직하다.
추가로, 상기 땅콩 새싹 또는 인삼에 더하여 차로 음용 가능한 다양한 재료, 곡물차, 허브차, 과일차, 꽃잎차 등에 사용되는 재질을 더욱 포함할 수 있다. 이러한 추가 재료는 전술한 바의 추출 공정을 거쳐 얻어진 추출 분말 형태 또는 건조 분말의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 소용량으로 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 얻을 경우 하기 단계를 거칠 수 있다.
(1) 건조 시료(수분 함량 3 내지 7 중량%인 원료) 100g 내지 1kg을 분쇄 및 절단(상위 과정에서)하고, 환류 추출 시스템에서 건조물(원물) 대비 물을 5배수 또는 10배수를 넣고 3시간 동안 90℃ 내지 110℃(±10)에서 추출하고, 이후 추출물을 30℃ 내지 40℃로 충분히 식힌다.
(2) 추출된 추출물은 일반적인 종이여과지(5C 밀리포아 여과)에서 여과를 한다. 이어, 1차 추출물은 2차 여과단계인 초고속 원심 분리기에서 10,000 내지 21,000 rpm 중 15,000 rpm을 설정, 온도는 -20℃ 내지 40℃ 중 5(±1)℃에서 20분 동안 원심분리한다. 이때 상층액을 획득하여 농축 공정을 수행한다.
(3) 회전식 증발농축기로는 Buchi rotavapor R-220 장비 및 기타 회전식 농축장비(Rotary Evaporation)를 이용한다. 이때 농축온도 30℃ 내지 50℃에서 추출물 1/5 또는 1/10을 각각 2/5 과 6/10 만큼 농축한다. 이때 추출물에 당도는 5 내지 20 브릭스(brix)로 조절한다.
진공박막 농축기를 이용하여 회전속도 140 내지 1300 rpm, 증발량 1.5 L/h, 온도 5℃ 내지 35℃, 진공도 20 mbr, 냉각수 온도 -5℃ 내지 25℃의 설정 중, 농축 공정에 따라 농축을 수행한다.
(4) 각각의 추출물은 분말 건조기(spray dryer, 제작사 : Buchi, Buchi B-290, 장비의 구성 : 분무노즐, 건조 챔버, 블로워, 분무 건 조시료 포집 용기, 여과필터, 수분 및 산소 제거 장치와 주 요사양 : 샘플 볼륨 1000 ml/hr, Dehumidifier 230 V, 50/60 Hz, 가스와 열 교환기, PTFE 멤브레인 필터, 제습기 230V, 50/60 Hz로 구성된 장비)를 이용하여 말토텍스트린(옥수수 전분)을 5 내지 10 중량%를 함유하여 분말 건조물로 제조한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 대용량으로 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 얻을 경우 하기 단계를 거칠 수 있다.
(1) 건조 시료(수분함량 3 내지 7 중량%인 원료) 10Kg 〉(최대 용량 대비)을 분쇄 및 절단(상위 과정에서)하는 단계와; 환류 추출 시스템에서 건조물(원물) 대비 물을 5배수 또는 10배수를 넣고 1 내지 2hr 동안 1500 L 추출기에, 85℃(순환펌프 사용) 내지 110℃에서 추출하는 단계; 이후 추출물을(30℃ 내지 40℃)로 충분히 식힌다.
(2) 일반적인 필터 프레스 여과장비에서 연속 여과를 한다.
1차 추출물은 2차 여과단계인 초고속 원심분리기에서 5000 내지 16000 rpm 중 12,000 rpm을 설정, 이때 처리용량은 1,500L/hr, Bowl 10 L 연동펌프가 장착된 장치에서 원심분리한다. 이때 상층액을 획득하여 농축 공정을 수행한다.
(3) 대용량 농축 시스템은 제작사 에이치에스텍, 장비의 구성 컨덴서, 발초기, 응축수 배출펌프, 쿨링 타워, 순간유량계가 장착된 것으로, 자연 순환형 장비를 이용하여 추출 후 여과 단계와 농축 단계를 연속적으로 이용할 수 있다.
(4) 각각의 추출물은 분말 건조기(spray dryer, 제작사 : 서강엔지니어링, 장비의 구성 : 아토마이저, 원액첨프, 챔버, 1차 사이클론, 스크러버로와 주요사양 : 수분증발능력이 100.5 kg/h, 열풍 입구온도 180℃(최대 200℃), 열풍 출구온도 97℃이며, 분무 열풍 접촉 방식의 디스크 분무, 병류 방식, 미분 포집 방식, 습식 Scrubber, 그 외 부착품: 에어스위처, 제습기, 뉴미틱툴러라인으로 구성된 장비)를 이용하여 110℃에 말토텍스트린(옥수수전분)을 5 내지 10%를 함유하여 분말 건조물로 제조한다.
본 발명의 추가의 구현예에 따르면, 건조를 다단계로 수행할 경우, 동결 건조기(Freeze Dryer, 제작사 오페론, 장비의 구성 : 건조실, 냉각트랩, 진공펌프, 주요사양 : 열판의 온도 : -40℃ 내지 +70℃(±1), 콜드트랩의 수분초집 용량 : 12 kg/회, 냉각트랩 온도 : -120℃, 진공도 : 20mbar 이하의 시스템)를 이용하여 분말 건조물로 제조한다.
원료는 제제 및/또는 제형화 실험을 정밀하게 할 경우 추가적인 건조 단계를 더욱 수행할 수 있다. 이때, 소형진공건조기(Vaccum Dryer) 온도범위 : +35℃ 내지 250℃, 온도 편차 : ±2℃(100℃), 압력 0 내지 760 mmHg(1기압; 표준대기압)에서 시료를 일시적 재건조 후 분석용으로 사용한다.
한편, 본 발명에 따른 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 포함하는 음료 추출용 캡슐(100)은 캡슐 머신에 도입한다.
이때 캡슐 머신은 고온 고압 상태의 용수가 주입됨으로써 캡슐 내부에 충진된 추출 분말로부터 액상의 음료를 추출할 수 있는 장치면 어느 것이든 사용 가능하다. 특히, 본 발명의 음료 추출용 캡슐(100)을 기존 캡슐커피 머신의 캡슐과 동일한 크기 또는 호환 가능한 형태로 제작하여, 별도의 머신 구입 없이 기존 장치를 그대로 사용할 수 있다.
땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말을 포함하는 음료 추출용 캡슐(100)은 캡슐 머신의 필터 홀더에 넣고, 이를 캡슐 머신에 장착한다.
이어 동작 버튼을 누름으로써 고온의 용수가 나와 필요한 경우 고압 하에서 음료 추출용 캡슐(100)에 지속적으로 주입되고, 이로 인해 음료 추출용 캡슐(100) 내부의 압력이 상승하고, 침출 작용에 의해 액상의 음료가 추출된다.
액상의 음료는 음료 취출부를 통과하여 캡슐 머신의 직하방에 배치된 수용 용기(예, 컵)로 배출되어, 땅콩 새싹차 또는 인삼차를 증길 수 있다.
이러한 음료 추출용 캡슐(100)은 1잔 분량으로 밀봉되어, 간단한 버튼 동작을 통해 일정한 맛의 음료를 즐길 수 있으며, 추출이 완료된 캡슐은 모아서 버리기만 하면 되기 때문에 청소 또한 간편하다는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1: 땅콩 새싹 추출 분말 캡슐 제조
(1) 땅콩 새싹 추출 분말 제조
땅콩을 물로 세척 후, 햇빛을 차단한 용기에 주입 후 5∼9일 동안 새싹을 성장시켰다. 이때 물은 1일 3회 동안 땅콩이 충분히 잠길 정도로 주입하였다.
땅콩 새싹을 수확 후 세척 공정을 수행 후 건조를 위해 6단 3칸의 열풍건조기 전용 트레이에서 열풍 건조기(40℃)를 사용하여 처리하였다.
건조된 땅콩 새싹은 200 메쉬로 분쇄하였으며, 분쇄된 입자는 메틀러토레도(HB43)의 장비를 측정한 결과 10% 이하로 측정되었다.
이어, 추출을 위해 상기 분쇄물과, 이 함량 대비 10배의 물을 추출 용기에 주입한 다음, 90∼110℃(±10)에서 3시간 동안 환류하여 추출을 수행하였다.
얻어진 추출물을 종이 여과지(Paper filtration, 5C 밀리포아 여과)에서 여과를 수행한 다음, 초고속 원심분리기 시스템에서 15,000 〉(20,000 rpm)으로 설정하고, 온도는 5℃에서 20 min 동안 원심 분리를 수행하였다.
다음으로, 회전식 증발농축액 장치(Buchi rotavapor R-220)를 이용하여 이전 단계에서 얻어진 상등액의 농축을 수행하였다. 이때 농축 온도는 40℃에서 상등액의 부피가 1/10이 될 때 까지 수행하였고, 이때 당도는 20 브릭스로 측정되었다.
이어서, 얻어진 농축액(93 중량%)에 말토덱스트린(7 중량%)을 혼합하고, 이를 분말 건조 시스템(spray dryer, Buchi, Buchi B-290, 장비의 구성 : 분무노즐, 건조챔버, 블로워, 분무건조시료 포집용기, 여과필터, 수분 및 산소제거장치와 주요사양 : 샘플 볼륨 1000 ml/hr, Dehumidifier 230 V, 50/60 Hz, 가스와 열 교환기, PTFE 멤브레인 필터, 제습기 230V, 50/60 Hz로 구성된 장비)을 이용하여 건조 분말을 얻었다.
이어서, 동결 건조기(Freeze Dryer, 오페론, 장비의 구성 : 건조실, 냉각트랩, 진공펌프, 주요사양 : 열판의 온도 : -40℃ 내지 +70℃(±1), 콜드트랩의 수분초집 용량 : 12 kg/회, 냉각트랩 온도 : -120℃, 진공도 : 20mbar 이하)를 이용하여 동결 건조를 수행하여 땅콩 새싹 추출 분말을 제조하였다.
(2) 캡슐 제작
상기(1)에서 제조된 땅콩 새싹 추출 분말을 도 1의 형태를 갖는 캡슐에 주입하여 땅콩 새싹 추출 분말이 충진된 음료 추출용 캡슐을 제작하였다. 자세한 공정은 공지의 원두 캡슐의 공정과 동일하게 수행하였다.
실시예 2: 인삼 추출 분말 캡슐 제조
(1) 인삼 추출 분말 제조
인삼을 수확 후 세척 공정을 수행 후 건조를 위해 6단 3칸의 열풍건조기 전용 트레이에서 열풍 건조기(40℃)를 사용하여 처리하였다.
건조된 인삼 200 메쉬로 분쇄하였으며, 분쇄된 입자는 메틀러토레도(HB43)의 장비를 측정한 결과 10% 이하로 측정되었다.
이어, 추출을 위해 상기 분쇄물과, 이 함량 대비 10배의 물을 추출 용기에 주입한 다음, 90℃∼110℃(±10)에서 3시간 동안 환류하여 추출을 수행하였다.
얻어진 추출물을 종이 여과지(Paper filtration,5C 밀리포아 여과)에서 여과를 수행한 다음, 초고속 원심분리기 시스템에서 15,000 〉(20,000 rpm)으로 설정하고, 온도는 5℃에서 20 min 동안 원심 분리를 수행하였다.
다음으로, 회전식 증발농축액 장치(Buchi rotavapor R-220)를 이용하여 이전 단계에서 얻어진 상등액의 농축을 수행하였다. 이때 농축 온도는 40℃에서 상등액의 부피가 1/10이 되때까지 수행하였고, 이때 당도는 15 브릭스로 측정되었다.
이어서, 얻어진 농축액(93 중량%)에 말토덱스트린(7 중량%)을 혼합하고, 이를 분말 건조 시스템(spray dryer, Buchi, Buchi B-290, 장비의 구성 : 분무노즐, 건조챔버, 블로워, 분무건조시료 포집용기, 여과필터, 수분 및 산소제거장치와 주요사양 : 샘플 볼륨 1000 ml/hr, Dehumidifier 230 V, 50/60 Hz, 가스와 열 교환기, PTFE 멤브레인 필터, 제습기 230V, 50/60 Hz로 구성된 장비)을 이용하여 건조 분말을 얻었다.
이어서, 동결 건조기(Freeze Dryer, 오페론, 장비의 구성 : 건조실, 냉각트랩, 진공펌프, 주요사양 : 열판의 온도 : -40℃ 내지 +70℃(±1), 콜드트랩의 수분초집 용량 : 12 kg/회, 냉각트랩 온도 : -120℃, 진공도 : 20mbar 이하)를 이용하여 동결 건조를 수행하여 인삼 추출 분말을 제조하였다.
(2) 캡슐 제작
상기(1)에서 제조된 인삼 추출 분말을 도 1의 형태를 갖는 캡슐에 주입하여 인삼 추출 분말이 충진된 음료 추출용 캡슐을 제작하였다. 자세한 공정은 공지의 원두 캡슐의 공정과 동일하게 수행하였다.
비교예 1: 땅콩 새싹 캡슐 제조
KR 공개 특허 10-2011-0073416에서 언급한 바의 방법을 따라 퍼핑(puffing)기를 이용하여 땅콩 새싹 캡슐을 제조하였다.
땅콩을 물로 세척 후, 햇빛을 차단한 용기에 주입 후 5일 동안 새싹을 성장시켰다. 이때 물은 1일 3회 동안 땅콩이 충분히 잠길 정도로 주입하였다.
땅콩 새싹을 수확 후 세척 공정을 수행 후 건조를 위해 6단 3칸의 열풍건조기 전용 트레이에서 열풍 건조기(40℃)를 사용하여 처리하였다.
건조된 땅콩 새싹은 200 메쉬로 분쇄하였으며, 이를 퍼핑기(puffing, 240℃, 8kgf/cm2, 15분)를 이용하여 팽화 공정을 수행하였다.
상기 팽화된 분말을 분쇄한 다음, 캡슐 용기에 주입하여 땅콩 새싹 캡슐을 제작하였다.
비교예 2: 땅콩 새싹 농축액
실시예 1에서 제조된 농축액을 사용하였다.
비교예 3: 땅콩 새싹 티백
시판되는 티백 형태의 땅콩 새싹차(힐링 티타임 사)를 구입하였다.
비교예 4: 인삼 캡슐 제조
KR 공개 특허 10-2011-0073416에서 언급한 바의 방법을 따라 퍼핑(puffing)기를 이용하여 인삼 캡슐을 제조하였다.
인삼을 수확 후 세척 공정을 수행 후 건조를 위해 6단 3칸의 열풍건조기 전용 트레이에서 열풍 건조기(40℃)를 사용하여 처리하였다.
건조된 인삼은 200 메쉬로 분쇄하였으며, 이를 퍼핑기(puffing, 240℃, 8kgf/cm2, 15분)를 이용하여 팽화 공정을 수행하였다.
상기 팽화된 분말을 분쇄한 다음, 캡슐 용기에 주입하여 인삼 캡슐을 제작하였다.
비교예 5: 인삼 농축액
실시예 2에서 제조된 농축액을 사용하였다.
비교예 6: 인삼 티백
시판되는 티백 형태의 인삼차(고려원 인삼 사)를 구입하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 음료 추출용 캡슐을 이용하여 음료를 추출하였다. 이때 음료 추출은 경력 10년 이상의 전문가(이공계 공학박사) 또는 전문 바리스타가 하였다.
(1) 추출 농도
추출 농도는 추출 양 30 mL에 대한 총 고형분 함량의 %로 계산하였다. 모든 실험은 3번 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.
(2) 추출 수율
추출 수율은 분말 7.5 g을 투입한 후 30 mL를 추출하였을 때 투입량 7.5 g에 대한 총 고형분 함량의 %로 계산하였다. 모든 실험은 3번 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.
| 추출 농도(%) | 추출 수율(%) | |
| 실시예 1 | 4.2% | 19% |
| 실시예 2 | 4.1% | 19% |
| 비교예 1 | 2.5% | 15% |
| 비교예 4 | 2.8% | 14% |
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2와 같이 추출 분말 형태로 추출할 경우 원료 분말을 사용한 비교예 1 및 4 대비 추출 농도 및 수율이 보다 우수함을 수치적으로 알 수 있다.
실험예 2
상기 실험예 1에서 얻어진 음료에 대한 관능 평가를 수행하였다.
패널 선정 및 훈련은 하기와 같이 진행되었다.
차에 관심이 있는 20 내지 60대의 남녀 50명을 대상으로 1일 동안 전반적인 이론과 향미에 관한 교육을 실시하였다. 훈련 종료 시점은 패널들의 수행 능력을 바탕으로 결정하였으며 향미 구분을 잘하는 최종 30명이 선정되었다.
관능평가는 향미, 맛, 조직감의 항목으로 나누었다.
향미는 차를 마신 후에 아로마의 많은 휘발성 분자들이 입안에서 해방되어 인두의 좁은 길(경로)을 통하여 코 안의 후각반응기로 도달할 때 느껴지는 감각이며, 향미의 강도와 질은 매우 중요하다. 맛은 땅콩 새싹 및 인삼 특유의 신만, 쓴맛 및 단맛을 종합적으로 판단하여 이들 간의 균형을 이룬 맛을 평가하였다. 조직감은 바디감이라고도 하며, 진한 맛의 느끼는 정도를 평가하였다.
상기 평가는 5점법으로 매우 만족(5), 만족(4), 양호(3), 미비(2), 불만족(1)으로 평가하도록 하였다.
| 향미 | 맛 | 조직감 | 전체적인 기호도 | |
| 실시예 1 | 4.5 | 4.2 | 4.0 | 4.2 |
| 실시예 2 | 4.4 | 4.1 | 4.1 | 4.2 |
| 비교예 1 | 3.2 | 2.9 | 3.0 | 3.0 |
| 비교예 2 | 3.5 | 2.5 | 3.8 | 3.3 |
| 비교예 3 | 2.4 | 2.8 | 2.4 | 2.5 |
| 비교예 4 | 3.3 | 2.8 | 2.9 | 3.0 |
| 비교예 5 | 2.3 | 2.7 | 2.4 | 2.5 |
| 비교예 6 | 2.1 | 2.1 | 2.5 | 2.2 |
본 발명에 따라 제조된 음료 추출용 캡슐의 차의 경우 비교예보다 향, 맛, 조직감 모두에서 높은 관능적 점수를 보였다.
100: 음료 추출용 캡슐
10: 캡슐 용기 12: 플랜지
20: 필터 30: 추출 분말
40: 압착부 42: 관통공
50: 실링 커버
10: 캡슐 용기 12: 플랜지
20: 필터 30: 추출 분말
40: 압착부 42: 관통공
50: 실링 커버
Claims (6)
- 추출 분말에 용수를 주입하여 액상의 음료를 추출하기 위한 음료 추출용 캡슐에 있어서,
상기 추출 분말은 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말인, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 음료 추출용 캡슐은
추출 분말을 수용하기 위한 캡슐 용기;
상기 캡슐 용기의 상부를 밀봉하기 위한 실링 커버;
상기 캡슐 용기 내 실링 커버 하부에 장착되며, 용수가 통과되는 복수 개의 관통공을 갖는 압착부; 및
상기 캡슐 용기의 하부에 삽입되고 추출 음료 내 추출 분말을 여과하기 위한 필터;를 포함하는, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐. - 제1항에 있어서,
상기 땅콩 새싹 또는 인삼 추출 분말은
(1) 땅콩 새싹 또는 인삼을 추출하여 추출액을 얻는 단계;
(2) 상기 추출액을 여과 및 정제하는 단계;
(3) 얻어진 농축액을 여과액을 건조하여 분말화하는 단계를 거쳐 얻어지는, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐. - 제3항에 있어서,
상기 땅콩 새싹 또는 인삼은 추출 전 100℃ 내지 240℃의 온도에서, 2 내지 8㎏f/㎠의 압력을 인가하여 2 내지 4분 동안 가열하는 팽화 공정을 더 수행하는 것인, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐. - 제3항에 있어서,
상기 단계(3)에 부형제를 첨가하는, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐. - 제3항에 있어서,
상기 여과액은 건조 전 당도가 5 내지 20 브릭스(brix)를 갖도록 농축 공정을 더 수행하는 것인, 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170033931A KR20180106180A (ko) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 땅콩 새싹 또는 인삼 음료 추출용 캡슐 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180106180A true KR20180106180A (ko) | 2018-10-01 |
Family
ID=63877283
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180106180A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102372666B1 (ko) * | 2021-02-02 | 2022-03-10 | (주)한국메디칼컨설팅 | 새싹보리 추출물을 포함하는 비만억제조성물 제조방법 |
| CN116172187A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-05-30 | 南京远见生物工程有限公司 | 去除灵芝孢子粉壁的方法、应用和去壁灵芝孢子粉饮品 |
-
2017
- 2017-03-17 KR KR1020170033931A patent/KR20180106180A/ko active IP Right Grant
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