KR930002563B1 - 원료커피를 온화하게 탈카페인하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원료커피를 온화하게 탈카페인하는 방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 장치의 예시 다이아그램이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원추상용기 3, 9 : 스크린상삽입핀

4, 11 : 수납실 5 : 펌프

7, 12 : 스프레이 헤드 8 : 원통 상용기

본 발명온 원료커피를 온화하게 탈카페인시키는 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

원료커피의 탈카페인에 현재 사용되는 공정에 있어서는, 원료커피를 알카리 수용액과 접촉시키며 그러면 커피두(Coffee bean)의 팽윤이 일어나고 카페인이 커피두로부터 용해되어 나온다. 여러 종류의 추출 수용액을 사용하는 그런 공정이 유럽특허 제 0,008,398호에 기재되어 있다. 가장 간단한 경우에는 팽윤 및 추출유체가 물이다. 분리되어 나온 추출액으로부터 카페인은 미리 처리된 활성탄에 흡착된다. 탈카페인된 추출액은 농축되고 건조된 커피두와 재결합되어 커피두에 의해 흡수된다. 그런뒤 커피두는 원하는 수함량에까지 재건조된다. 카페인 제거된 커피 추출액은 생 커피의 추출을 위한 공정유체로도 사용될 수 있는데, 거기서는 기타 커피성분들의 농도가 대단히 높아 카페인 이외에는 아무성분도 커피두로부터 용해되어 나오지 않으며 그 이유는 용액중에서의 성분들의 농도가 커피두에서의 농도와 평형을 이루고 있는 결과(평형용액)이다. 미리 처리된 활성탄은 용액으로부터 사실상 카페인만을 흡착하더라도 이 평형이 유지된다. 그런뒤는 그렇게 처리된 원두를 단지 건조시키기만 하면된다. 미리 처리된 활성탄은 이 카페인 제거된 추출액을 제조하는 데에 마찬가지로 사용된다.

스위스 특허공보 제 211,646호에 따른 탈카페인 공정에서는 물이 추출유체로 사용된다. 여기서는 유체가 침투할 수 있는 용기내에 충전된 흡착제의 존재하에서 커피두가 물과 함께 가열된다. 탈카페인 과정이 완결된 뒤는 진공중에서 물을 증발시킴에 의해 커피두가 건조된다.

상기한 종류의 탈카페인 공정은, 처리를 받은 커피원두가 원래의 수분함량에 까지 건조된 뒤에 짙은 착색을 보이고 이따금 방향손실도 동시에 일어나는 불리점을 갖고 있다.

이러한 불리한 변성을 극복하기 위해 여태까지 여러 시도들이 행해졌다.

스위스 특허공보 제 211,646호에 의미하면, 농축단계전에 추츌 수용액에 환원제가 가해진다.

영국 특허공보 제 2,076,626호에서는, 흡착제로 사용되었으며 열 활성화에 의해 염기적으로 작용하는 함성탄이 사용전 중화되어야 한다고 제의되어 있다.

유럽특허 제 0,040,712호에 의한 공정에서는, 같은 이유로 수용액으로부터 카페인을 흡착하는데 중화된 활성탄이 마찬가지로 사용되고 있다.

탈카페인된 커피의 색에 긍정적 영향을 끼치기 위해 산으로 활성탄을 전처리하는 것도 유럽특허 제 0,008,398호로부터 역시 알려쳐 있다. 그러나 위에 열거한 방법들은 단지 불만족스런 결과만 준다는 것이 발견되었다.

본 발명은 원료커피두가 색과 방향에 있어 어떤 불리한 변화도 받지 않는, 원료 커피의 온화한 탈커피 방법을 제공할 목적에 기초를 두고 있다. 본 발명의 그 또다른 목적은 이 탈카페인 공정을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.

이들 목적은 특허청구의 범위의 제1항 및 7항의 특징에 의해 경탄할 정도로 간단한 방식으로 달성될 수있다.

본 발명의 방법에 관한 첫 목적은 a) 팽윤 유체를 첨가함에 의해 원료커피를 미리 팽윤시키는 공정단계, b) 수용액에 의해 카페인을 추출시키는 공정단계, c) 미리 처리된 흡착제상에서 카페인을 흡착시키는 공정단계, 및 d) 탈카페인된 커피두를 원래의 수분함량까지 건조시키는 공정단계를 포함하며, 상기 공정단계들중의 적어도 하나는 산소의 배제하에 특히 불활성가스 분위기중에서 행해지는, 원료커피의 온화한 탈카페인방법에 의해 달성된다.

본 발명에 의해 얻어지는 이점은 대체로 커피원두가 탈카페인 공정의 결과로서 그의 외관 및 방향에 있어 어떤 불리한 변화도 받지 않는다는 사실에서 볼 수 있다.

산소의 배제하에 또는 불활성가스분위기에서 탈카페인 공정이 행해지면 그 결과는 놀랍게도 커피원두의 원래의 외관과 방향이 본질적으로 보존된다는 것이다.

개별적 처리단계 및 처리기간이 처리된 커피두의 색값에 미치는 영향을 보여주는 몇가지 실험을 하었다. 여기서 물로 원료커피두를 팽윤시키고 이어서 60℃에서 가볍게 건조하기만 해도 착색이 된다는 것을 발견했다. 대체로 6 내지 12시간인 처리기간은 원료커피두의 색에 아주 최대의 영향을 끼쳤다. 거기에 비하여 활성탄의 산 세척은 그 영향이 무시할 정도였다(유럽 특허 제 0,040,712호). 이들 결과 그리고 불활성가스 분위기에서의 탈카페인이 보다 좋은 결과를 준다는 사실에 기초하여, 공지의 공정에서 일어나는 착색 및 그와 동시에 방향손실은 카페인 성분들 예컨대 클로로겐산 및 기타 페놀계 화함물들의 산화에 기인함을 알 수 있다. 여기서 성분들의 화학적 변화는, 커피두 자체에서 그리고 카페인과 기타 커피셩분들을 함유하고 있고 특히 흡착과정을 밟고 경우에 따라 농축과정도 밟은 추출액에서 일어날 수 있다.

희유가스, 질소 및 탄산가스가 불활성가스로 사용될 수 있다. 바람직하기는 탄산가스는 질소에 비하여 공기보다 보다 무겁기 때문에 탄산가스가 사용된다. 이 무거운 성질은 공정공학적 이점을 갖는다.

본 발명에 따믄 공정의 상세한 내옹을 실시예에 의해 다음에 보다 상세히 설명하겠다.

[실시예 1]

약 110g의 컬럼비아 원료커피를 원추상 유리플라스크에 넣었다. 유리 플라스크의 바닥을 호스 펌프를 지나 약 21g의 활성탄(이미 습윤된)을 수용한 유리 컬럼에 연결했다. 다시 활성탄 컬럼의 바닥으로부터 원추상 유리 플라스크의 꼭대기까지 기밀호스로 연결했다.

그런뒤 장치에 CO₂를 충만시켜 공기를 계로부더 배출시켰다. 그런뒤 약 300g의 평형 추출액을 가하고 괌프에 의해 순화시켰다. 6시간후 순환을 중지하고 이제 탈카페인원 원료커피를 60℃에 있는 유동층 건조기내에서 2시간내에 원래의 수분함량으로 건조시켰다.

얻어진 탈카페인된 원료커피두는 색과 방향에 있어 그의 원래의 상태와 대체로 유사했다.

실시예 1에 기재된 공정을 탄산가스로 충만시키지 않고 행하면, 실시예 1에 의한 공정에서 얻어진 것에 비해 훨씬 짙은 색을 나타내는 탈카페인된 원료커피두가 얻어진다.

본 발명에 의한 공정을 수행하는 장치는 상호 연통된 용기로 구성되는데, 이 용기는 기밀적으로 밀폐될수 있으며 추출액 및 수용되는 물질을 위한 유입 및 배출관에 추가하여 불활성가스를 도입 또는 통과시킬 연결부분을 갖고 있다.

제1도는 다음의 공정단계 a) 내지 c)를 수행하기 위한 장치의 예시 다이아그램이다.

a) 팽윤 유체를 첨가함에 의해 원료커피를 미리 팽윤시키는 단계.

b) 수용액에 의해 카페인을 추출시키는 단계.

c) 미리 처리된 흡착제 상에 카페인을 흡착시키는 단계.

원추상 용기(1)내 스크린상 삽임판(3)위에 원료커피두(2)를 투입한다. 측벽, 바닥 및 스크린상 삽입판(3)에 의해 형성된 용기(1)의 하부는 추출액에 대한 수납실(4) 역할을 한다. 용기(1)는 그 바닥에서 펌프(5)와 연통되어 있으며, 펌프의 배출 연결부는 관(6)을 지나 원통상용기(8)의 상부에 위치한 스프레이 헤드(7)에 이어진다. 용기(8)는 흡착제로서의 활성탄 층(10)을 싣고 있는 스크린상 삽입판(9)을 갖고 있다.

용기(8)의 하부에 있어 스크린상 삽입판과 바닥사이에는 탈 카페인된 추출액을 위한 수납실(11)이 있다.

관이 이 용기(8)의 바닥으로부터 용기(1)의 상부에 있는 스프레이 헤드(12)까지 이어져 있다. 불활성가스도입을 위한 유입밸브는 각 용기(1,8)의 상부에 장착되어 있다.

장치를 조작하기전 탄산가스 충만을 행하여 공기를 배제시킨다. 설명한 장치가 작동중일 때는 카페인 제거된 커피추출액은 예컨대 스프레이 헤드(12)를 통해 원료커피두위에 살포되고 추출용액은 커피두 층을 통해 유하한다. 그 결과 커피두는 물을 흡착함에 의해 팽윤하고 카페인은 수용액에 의해 커피두로부터 용출한다. 카페인 함유 추출액은 체모양의 삽입판(3)을 통과하여 수납실(4)에 수납되고 여기서부터 펌프에 의해관(6)을 지나 원통상 용기(8)내에 유입된다. 추출액의 용기(8)내 유입을 좀더 상술하면, 추출액은 스프레이헤드(7)의 세공을 통해 미리 습윤되어 있는 활성탄(10)위에 낙하한다. 카페인은 활성탄을 통과함으로써 추출액으로부티 흡착된다. 얻어진 카페인 제거된 추출액은 스크린판(9)을 통과하여 수납실(11)에 유입한다. 이수납실로부터 추출액은 관(15)을 통해 원료커피두가 추가 추출을 위해 스프레이헤드(12)에 수송된다. 추출용액은 소망하는 탈카페인도에 도달할 때까지 펌프에 의해 순환된다.

원추상 용기를 사용하면 것번째 공정단계를 위해 특히 유리하다는 것이 증명되었다. 공급되었을 때 원료커피두는 통상 7 내지 15%의 수분함량을 갖는다. 이 원료커피두는 수용액과 접촉되면 물을 흡수하여 커피두의 체적은 약 2배로 된다. 원추형 용기와 같이 용기의 단면적이 윗쪽으로 갈수록 넓으면 이런 용기에 수용된 원료커피두가 물을 흡수할 때에 자연스럽제 팽윤상승함으로써, 커피두들이 빽빽히 밀집되어 서로 엉켜붙는 것 또는 덩어리화하는 것이 방지될 수 있다.

그리하여 원료커피두를 처리하는데 사용되는 통상의 킬링장치가 폐색되는 것을 방지하기 위해서는 적어도 첫째 공정단계에서는 원추형상의 용기를 사용하는 것이 유리하다.

회전 추출기의 부채꼴상 소실(cell)로 위의 용기를 만드는 것이 바람직할 것이다. 바람직하기는, 첫째 공정단계에 있어 원추상 용기는 다수의 유사한 소실과 정지되어 있는 홈뚫린 바닥을 가진 회전추출기의 부채 꼴상 소실일 수 있다. 그런 용기에 있어서는 두 소실의 벽들은 상호 어떤 각도로 배치되어 수평방향으로 원추상으로 확대되는 용기공간을 형성한다. 회전 추출기는 정지되어 있는 홈뚫린 바닥위 공통축으로부터 반경방향으로 뻗어있는 소실의 벽들에 의해 형성된 수개의 소실을 포함한다. 회전 추출기에 있어서는, 각 소실은 정지되어 있는 홈뚫린 바닥위에서 그의 내용물과 함께 회전되며, 그 바닥은 부채꼴 부분으로 칸막이 되어 소실의 내용물은 이 부채꼴 부분을 지나 하향 낙하하여 배출될 수 있다.

원료커피를 미리 팽윤시키는 첫깨 처리단계 다음에는, 수개의 추출소실상에서 계속 행해지는 다단계 추출공정이 후속한다. 여기서 각 소실은 별도의 수납실과 연통되어 있다. 이런 방법으로 구성된 회전 추출기는 직교류/향류 공정에 의해 연속 퍼어컬레이션(침투 또는 추출)장치로서의 작용을 한다. 그리하여 추출액의 카페인 농도는 커피 이동방향과는 반대방향으로 이동함에 따라 각 추출단계마다 증가하며, 원투커피의 팽윤단계는 최대 추출액 농도를 가진 첫째 추출단계가 되고 추출액은 이 첫째 단계로부터 흡착기에 공급된다. 바람직하기는, 이 흡착기도 마찬가지로, 흡착단계를 포함할뿐 아니라 거기에 있어서는 흡착제가 흡착단계전에 장전되었다가 흡착단계 후에 세척제거되는 회전 추출기이다. 이 구조에 의해 추출장치를 흡착장치와 동기화시키는 것이 특히 용이해진다.

원료커피두를 미리 팽윤시키는 과정은 원통상 용기에서 행해질 수도 있다. 그러나, 그때는 팽윤공정중 더미 커피 물질을 특별한 방법에 의해 동작중에 있도록(움직이도록)해야 한다. 그러나 원두의 이 동작중에, 유체에 따라 흘러서 하류의 활성탄 흡착기의 페색을 일으키는 미립자(은 박피)가 원두표면으로부터 탈락된다.

Claims (7)

1. a) 팽윤 유체를 첨가함에 의해 원료커피를 미리 팽윤시키는 공정단계, b) 수용액에 의해 카페인을 추출시키는 공정단계, c) 미리 처러된 흡착제상에 카페인을 흡착시키는 공정단계, 및 d) 탈카페인된 커피두를 원래의 수분함량까지 건조시키는 공정단계를 포함하며, 상기 공정단계들 중의 하나는 산소의 배제하에 특히 불활성가스 분위기중에서 행해지는 것을 특징으로 하는 원료커피를 온화하게 탈카페인하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 모든 공정단계가 불활성가스 분위기 중에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법
3. 제1항에 있어서, 공정단계 a) 내지 c)가 불활성가스 분위기중에서 행해지는 겻을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 3항중의 어느 하나에 있어서, 탄산가스, 질소 또는 희유가스가 불활성 가스로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 특히 상호 연통된 각종 용기로 구성되어 있는, 제1항 내지 3항중의 어느 하나에 의함 공정을 수행하기 위한 장치에 있어서, 산소배제하에 공정단계가 행해지는 적어도 용기는 기밀적으로 밀폐될 수 있으며, 수용액 및 더미물질을 위한 입구관 및 출구관에 추가하여 불활성 가스의 도입 또는 통과를 위함 연결구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 적어도 공정단계 a)를 수행하는 용기는 원추형상인 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제5항에 있어서, 용기는 회전추출기의 부분으로 형성되어 있는 겻을 특징으로 하는 장치.

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