KR20220003792A - 액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 삽입 및 밀봉된 캡슐을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 캡슐 머신에서도 인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등의 식품의 유효 성분을 쉽게 추출하여 음용할 수 있도록, 식품 추출 분말이 삽입된 후 밀봉된 캡슐을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 식품의 유효성분을 추출하여 식품 추출액을 얻는 단계, 상기 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는 단계, 상기 식품 추출 분말에 용수를 주입하여 액상의 식품 음료를 추출할 수 있도록 캡슐에 상기 식품 추출 분말을 넣고 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 충진된 캡슐을 제조하기 위한 방법을 제공한다.

Description

액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 삽입 및 밀봉된 캡슐을 제조하기 위한 방법{Manufacuring method for capsule containing food extract powder}

본 발명은 홍삼, 한약재, 채소 등의 식품의 유효성분을 추출하여 분말화된 식품 추출 분말이 담겨진 캡슐에 관한 것으로, 구체적으로는 캡슐 머신에서 캡슐에 담겨진 식품 추출 분말로부터 액상의 식품 음료를 추출하여 음용하기 위한 식품 추출 분말이 삽입 및 밀봉된 캡슐을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

기술의 진보에 따라 생활 문화를 더욱 간단하고 편리하게 할 수 있는 다양한 장치들이 무수히 개발되고 있다.

그 중 캡슐 커피 머신은 캡슐 커피를 사용하여 전자동으로 버튼 하나만 눌러 간편하게 내려 커피를 손쉽게 음용 할 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 캡슐 커피 머신은 전 세계적으로 인기를 더해가고 있으며, 최근 커피 음료 시장의 경우 캡슐 커피가 시장 분위기를 주도하고 있다.

이와 같은 캡슐 커피 머신은 커피 캡슐에 한정되어 있으며, 인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등의 식품에 대하여 적용된 바 없다. 따라서 이들 식품들의 유효 성분을 음용하기 위하여는 여전히 뜨거운 물에 인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등을 우려내는 불편한 방식이 사용되고 있다.

또한 기존의 커피 캡슐은 볶은 원두를 잘게 갈아, 단단하게 캡슐에 밀어 넣고 밀봉한다. 이와 같은 커피 캡슐은 전용 커피 캡슐 머신을 통해, 20~28초간 뜨거운 물을 고압으로 캡슐을 통과시켜 커피를 추출한다.

이러한 종래의 커피 캡슐 방식은 원물 자체를 갈아넣는 방식이므로, 기본적인 기술 전제가 20~28초간 뜨거운 물을 고압으로 캡슐을 통과시킬 때 원물의 유효성분이 추출되어야 하는 원물에 한정되는 것이다.

그러나 인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등의 식품은, 원두와는 달리, 그 원물 자체를 캡슐 형태로 포장할 경우 캡슐커피 머신에서 그 유효 성분을 충분히 추출하지 못한다는 문제가 있다.

가령 홍삼의 경우 섭씨 80도에서 최소 24시간을 물로 추출해야 유효성분인 진세노사이드가 추출되기 때문에, 종래의 캡슐커피 머신의 짧은 추출 시간(20~28초)에 의하여는 홍삼의 유효성분인 진세노사이드를 효과적으로 추출할 수 없다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0078144호 "캡슐커피" (2013. 7.10 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 캡슐 머신에서도 인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등의 식품의 유효 성분을 쉽게 추출하여 음용할 수 있도록, 식품 추출 분말이 삽입된 후 밀봉된 캡슐을 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 캡슐 머신에서 사용 가능한 캡슐을 제조하기 위한 방법에 있어서, 식품의 유효성분을 추출하여 식품 추출액을 얻는 단계, 상기 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는 단계, 상기 식품 추출 분말에 용수를 주입하여 액상의 식품 음료를 추출할 수 있도록 캡슐에 상기 식품 추출 분말을 넣고 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 충진된 캡슐을 제조하기 위한 방법을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 식품은 인삼, 홍삼, 한약재, 채소, 과일 등에서 선택된 것인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은, 기존의 액체 음료 형식의 식품은 시간의 경과에 따라 유효 성분이 분해 및 소실되거나 변질 우려가 매우 높았으나, 본 발명은 극단적으로 낮은 수분율을 가진 식품 추출 분말을 캡슐에 넣고 질소 충진 후 밀봉하는 방식을 채택하므로, 식품 추출 분말에 대한 공기 접촉을 차단시켜 영양 성분의 손실되거나 변질의 우려가 매우 낮아 유통 기한을 늘리면서 신선한 식품을 섭취할 수 있어 소비자의 만족도를 크게 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하여 다양한 식품, 가령 홍삼, 한약재, 채소, 과일 등을 체질에 맞게 언제든지 매우 편리하게 선택하여 먹을 수 있어 개개인의 부족한 영양성분을 쉽게 보충하여 국민 건강 증진에 도움이 될 수 있다.

본 발명은 식품 추출 분말이 캡슐 형태로 운송되며, 액체류에 대한 운송이 불필요하여, 식품 운송에 따른 물류 비용을 극단적으로 감소시킬 수 있다(부피 기준 1/5 이하 , 무게 기준 1/10 이하)

또한 중국, 일본, 한국을 제외한 많은 국가들에서는 탕재 방식의 한약이나, 양배추 즙과 같은 방식의 액체 파우치 방식의 섭취가 널리 퍼져 있지 않으며, 오히려 네스프레소, 일리, 돌체구스토 등과 같이 커피 캡슐 시장이 20년 이상 사람들에게 환영받으면서 계속 성장세를 유지하고 있다는 점을 감안할 때, 한국의 식품 및 약재 시장을 전세계에 퍼뜨리는데 큰 기여을 할 것이다.

아래에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 크게 (1) 식품의 유효성분을 추출하여 식품 추출액을 얻는 단계, (2) 상기 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는 단계, (3) 캡슐에 상기 식품 추출 분말을 넣고 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(1) 식품의 유효성분을 추출하여 식품 추출액을 얻는 단계

인삼, 홍삼, 한약재, 채소 등을 추출하여 식품 추출액을 얻는다. 따라서 식품 추출액에는 식품의 유효 성분이 추출되어 있다.

식품 추출액을 얻기 위하여 추출 전에 식품을 세척하거나 식품을 건조시키거나 식품을 분쇄할 수 있다.

이와 같은 세척, 건조, 및 분쇄는 각각의 식품마다 알려진 공지의 기술에 따라 수행할 수 있다.

또한 식품의 추출 방법은 특별히 한정되지 않으며, 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℃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.

가령 홍삼을 섭씨 80도에서 최소 24시간을 달여 홍삼 달임액이나 홍삼 농축액과 같은 식품 추출액을 얻으며, 이 식품 추출액에는 홍삼의 유효성분인 진세노사이드가 효과적으로 추출되어 있다.

진세노사이드(ginsenoside)는 오랫동안 약용식물로 활용되어 온 홍삼의 약용 성분으로서 주로 동물 모델에서 중추신경계, 내분비계, 면역계, 대사계 등의 생리 기능 조절에 대한 약용 효과를 중심으로 연구가 집중적으로 진행되어 왔다.

여러 연구 결과를 통해 진세노사이드는 항산화(antioxidant) 활성을 촉진하는 것으로 보고되고 있는데, 여러 종류의 진세노사이드가 체내 항산화효소의 활성을 촉진시키고 자유 라디칼 제거제(free-radical scavenger)로서 활성을 가지고 있는 것으로 보고되고 있다.

진세노사이드 Rg3와 Rh2는 다양한 암세포의 세포 생장을 억제하는 효과를 가지는 한편 신경을 보호하는 약리 효과를 가지고 있어 알츠하이머병과 파킨슨병과 같은 신경계 퇴행성 질환을 치료하는데 쓰일 수 있는 것으로 보고되고 있다.

이와 같이 본 발명은 원물 상태가 아닌 유효 성분을 추출한 식품 추출액을 이용함으로써 미리 높은 추출율로 유효 성분을 추출할 수 있어, 캡슐 형태로 제조하는 경우에도 식품의 맛, 향 및 효능을 충분히 확보할 수 있다.

이와 같이 유효 성분이 추출된 식품 추출액은, 필요에 따라서는 여과 공정이나 농축 공정을 추가적으로 거칠 수 있다.

(2) 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는 단계

(1)에서 얻어진 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는다.

식품 분야에서 건조 공정에 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 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, 식품 추출액을 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.

분무 건조는 건조 시간이 짧고 제품이 제조된 분말이 다공질 특성을 가져 캡슐 형태로 적용시에 물에 의해 완벽하게 재수화(re-hydration)될 수 있다는 이점이 있다.

분무 건조의 공정 조건은 재수화, 수분 함유량, 입자 사이즈, 밀도 등의 특성에 따라 조절이 가능하며, 55℃ 내지 80℃에서 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 식품 추출 분말은 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.

식품 추출 분말의 경우 동결 건조 후 캡슐 포장시 캡슐 머신 작동에 의해 주입되는 물에 의해 식품 추출 분말이 완전히 재용해되어 원래의 식품이 가지는 맛과향을 그대로 즐길 수 있도록 한다.

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 방식 및 건조 조건은 식품 추출액의 상태, 처리량, 종류에 따라 탄력적으로 조절할 수 있다.

다만, 건조 공정의 지표로서 건조 후 분말의 수분함량을 사용하는데, 분말화 공정을 거친 분말은 최종적으로 수분 함량이 5 중량% 이하가 되는 것이 바람직하다.

(3) 캡슐에 식품 추출 분말을 넣고 밀봉하는 단계

상기와 같이 분말화된 식품 추출 분말을 캡슐에 넣고 밀봉한다.

이는 캡슐에 삽입된 식품 추출 분말은, 캡슐 머신에서 캡슐에 용수를 주입하면 액상의 식품 음료를 추출할 수 있도록 하기 위한 것이다.

바람직하게는 캡슐에 식품 추출 분말을 넣은 후 질소 충진 후 밀봉하는 것이 바람직하다.

따라서 본 캡슐을 캡슐 머신에 적용하는 경우 30초 이하의 짧은 시간에도 물에 용해되면서 즉시 추출이 가능하다.

즉 이미 추출된 홍삼 달임액이나 홍삼 농축액과 같은 식품 추출액을 다양한 건조방식을 통하여 분말화하여 식품 추출 분말을 얻은 후, 식품 추출 분말을 캡슐에 넣고 질소 충진 후 포장하면, 이렇게 식품 추출 분말이 넣어진 캡슐을 캡슐 머신 등으로 추출하면 약 20~30초 만에 즉시 풍부한 진세노사이드가 함유된 홍삼 음료를 섭취할 수 있다.

또한 이러한 방식은 홍삼 등에 한정되지 않고, 다양한 한약재를 즉시 추출하여 음용 가능하도록 활용할 수도 있다.

또한 브로콜리, 양배추, 케일, 양파 등의 부족하기 쉬운 채소의 영양소를 즉시 차나 음료의 형태로 섭취할 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. 식품의 유효성분을 추출하여 식품 추출액을 얻는 단계, 상기 식품 추출액을 건조 및 분말화하여 식품 추출 분말을 얻는 단계, 상기 식품 추출 분말에 용수를 주입하여 액상의 식품 음료를 추출할 수 있도록 캡슐에 상기 식품 추출 분말을 넣고 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 충진된 캡슐을 제조하기 위한 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 식품은 인삼, 홍삼, 한약재, 채소, 과일 등에서 선택된 것인 것을 특징으로 하는 액상의 식품 음료를 추출 및 음용하기 위하여 식품 추출 분말이 충진된 캡슐을 제조하기 위한 방법.