KR101100101B1 - 커피오일 정제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피오일 정제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 커피 추출 잔여물로부터 채유한 커피 오일을 상업적으로 이용하기 위해 항산화 물질의 손실을 최소화하면서 커피 오일에 남아있는 이취 및 이물질을 제거하는 커피 오일 정제방법을 제공한다.

Description

커피오일 정제방법{A method for refining coffee oil}

본 발명은 커피오일 정제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 커피추출 잔여물로부터 채유한 커피 오일을 상업적으로 이용하기 위해 항산화 물질의 손실을 최소화하면서 커피오일에 남아 있는 이취 및 이물질을 제거하는 커피오일 정제방법에 관한 것이다.

일반적으로 커피 추출잔여물로부터 커피 오일을 채유하는 방법은 커피추출잔여물을 압착하는 방법, 유기 용매로 추출하는 방법 등이 있다.

그런데 위와 같은 방법으로 커피 오일을 채유하게 되면 커피 오일 뿐만 아니라 커피 중에 함유된 불용성 고형분과 같은 이물질과 이취를 발생시키는 물질 등도 함께 추출되므로, 커피 오일을 상업적으로 이용하기 위해서는 채유된 커피 오일에 함유된 이물질과 및 이취를 제거하는 정제과정이 필수적으로 요구된다.

일반적인 유지의 정제과정은 원유 → 탈검 → 탈산/중화 → 수세/건조 → 탈색 → 탈납 → 탈취 → 충진/포장 공정으로 이루어진다.

상기 탈검 공정은 채유된 유지 속의 인지질을 대부분 수증기로 수화시켜 불용성 상태로 만든 후 원심분리법으로 제거하는 것이다.

상기 탈산 공정은 산화안정성을 떨어뜨리는 유리지방산을 NaOH 등으로 비누화 시킨 후 제거하는 것으로, 이때 탈검 공정에서 제거되지 않은 일부 색소물질과 인지질 및 점질물 등도 함께 제거된다.

상기 탈색 공정은 유지의 잔류색소물질을 제거하기 위한 것으로서, 가열 화학 약품을 이용한 탈색법과 흡착탈색법이 주로 사용되며 이때 흡착제로는 활성탄, 활성백토, 산성백토 등이 사용된다.

상기 탈납 공정은 왁스 및 고융점의 글리세라이드에 의한 이물질들이 저온에서 서로 결합된 상태로 가라앉음으로써 저온저장시 유지를 혼탁하게 하거나 침전을 일으키는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 유지를 저온에서 약 50시간 정도 유지시키고 규조토를 혼합한 후 여과시키는 것이다.

상기 탈취 공정은 유지정제공정의 최종 단계로서, 감압하에서 고온 가열한 유지에 수증기를 흡입시켜 휘발성 물질을 유출 제거함과 동시에 불순물을 불활성화 시키기 위한 것이다.

한편 커피 추출잔여물로부터 채유한 커피오일은, 높은 산가를 가지는 단점이 있지만, 커피오일 자체가 가지는 항 산화력으로 인해 아래 표 1에 나타난 바와 같이 통상의 볶음분쇄 커피오일에 비해 높은 산화 안정성을 가지게 되는데, 상기의 일반적인 유지 정제방법을 커피 추출잔여물에서 채유한 커피오일에 사용하여 정제할 경우 커피오일에 함유된 항산화 물질이 파괴되면서 커피오일의 산화안정성이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있다.

산화 안정성 비교

	커피추출잔여물에서 채유한 오일	볶음 분쇄 커피 오일
산화 안정성 (시간)	112	80

* 산화 안정성(시간) 측정 : Rancimat, 100℃, Air Flow-rate 18 L/hr

먼저 아래와 같이 종래의 유지 정제방법으로 커피 추출잔여물에서 채유한 커피 오일을 정제한 후 안정성과 공정 수율을 확인해 보았다.

커피 오일의 경우, 인지질의 함량이 낮아 탈검 공정은 생략하였으며 탈산 공정은 커피오일을 75~80℃로 가온한 후 중화제(15% NaOH)를 첨가한 다음 1~3분간 고속 mixer를 이용하여 반응시켜 비누화가 일어나면 비누화된 유리지방산을 원심분리기로 제거하고, 정제 전의 커피오일은 산가가 19 정도이며 유리지방산의 함량은 대략 10% 정도로 비교적 높기 때문에, 이 공정에서 수율이 가장 많이 낮아지고 점도 및 탁도가 현저하게 낮아지는 등 오일의 물성도 나쁘게 변하였다.

탈색 공정은 백토를 3% 가하여 10분 정도 교반 후 1시간 40분 동안 여과하였고, 탈색 공정을 거친 커피오일을 마지막으로 100℃ 이상으로 가온 후 진공 상태에서 스트리핑 스팀을 투입하여 약 20~100분간 탈취하였다.

그리고, 탈납 공정은 고융점인 왁스 성분이 없어 생략하였다.

위와 같은 종래의 유지의 정제방법으로 커피 추출잔여물에서 채유한 커피오일을 정제하여 물성을 분석한 결과, 아래 표 2와 같이 공정 수율이 낮았고, AOM 또한 12시간으로 정제 전의 커피 오일 및 볶음 분쇄 커피오일에 비해 안정성이 매우 떨어지는 것으로 분석되었다.

종래의 유지 정제방법으로 정제된 커피오일의 물성

정제 공정	분석결과
정제전의 커피오일	산가	19.2
탈산(Neutralization)	산가 수율 (%)	0.36 69
탈색(Bleaching)	산가 수율 (%)	- 96
탈취(Deodorization)	산가 요오드가 과산화물가 AOM (hr) 수율 (%)	0.16 95.71 0.11 12 98
	종합수율 : 62.3 %

여기서, 산가는 유지 1g 중에 존재하는 유리지방산을 중화하는데 요구되는 수산화칼륨의 mg 수이고, AOM(Active Oxygen Method)은 유지의 산화 안정성을 측정하는 방법으로서, 산패의 인자를 가속 자동산화(accelerated auto-oxidation)시켜 유지의 과산화물가가 100 이 되는데 소요되는 시간으로 정하는 것으로 통상 8℃에서 산소를 2.3㎖/sec로 주입하며, 일반 식용유의 AOM 시간은 10시간 정도이다.

그런데, 위와 같은 종래의 상기 탈산, 탈색, 탈취 공정은 커피오일에 있는 항산화 물질도 함께 제거하므로 커피오일의 산화안정성을 현저히 감소시키는 문제점이 있었다,

따라서, 커피오일의 이취와 유리지방산, 수분, 잔류물질 등의 이물질을 함께 제거하며 원하는 물성을 가지는 보다 안정된 커피오일로 정제하는 방법이 요구되는 것이다.

본 발명은 커피 추출잔여물에서 채유한 커피오일 중에 함유된 항산화 물질의 손실을 최소화하면서 이취와 이물질을 효과적으로 제거하기 위한 커피 오일 정제방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 위와 같은 목적은 커피 추출 잔여물에서 채유한 커피 오일을 200~250℃의 온도 및 5~6 torr의 진공도의 상태를 1~3 시간 동안 유지하며 증류설비에서 스트리핑 증기를 이용하여 증류시키는 커피오일 정제방법을 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 커피오일 정제방법은 커피 추출잔여물로부터 채유한 커피오일 중에 함유된 항산화 물질의 손실을 최소화하면서 잔류해 있던 이취와 유리지방산, 수분, 잔류물질 등의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있어 이를 통해 순도가 높고 냄새가 없으며 산화 안정성 또한 볶음분쇄 커피오일 수준의 정제된 커피오일로 전환할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 탈취 공정은 유리지방산이 기상으로 변하는 100℃ 이상의 온도 조건과 이취를 충분히 제거할 수 있는 6torr 이하의 진공도에서 커피오일을 진공상태로 유지한 상태로 증류설비에서 스트리핑 증기를 이용하여 증기로 증류시켜 유리 지방산, 수분 그리고 잔류물질 등을 함께 제거하는 것이다.

이때의 탈취온도 및 탈취압력에 따른 정제된 커피오일의 AOM은 표 3a와 같다.

온도, 진공도에 따른 산화안정성 (실험조건 : 탈취시간 2시간)

온도(℃)	진공도(torr)	AOM(hr)	이취
90 100 150 200 250 300	5~6 5~6 5~6 5~6 5~6 5~6	80 60 57 56 52 42	유 유 유 무 무 유

온도, 진공도에 따른 산화안정성 (실험조건 : 탈취시간 2시간)

즉, 표 3 및 4에서 보여지듯이 90~250℃의 온도와 탈취압력 5~6torr의 진공도에서 산화 안정성이 종래의 유지정제방법에 의한 12 에 비해 상대적으로 매우 안정화된 42~60을 가지는 것을 알 수 있었으나, 200℃ 미만의 온도에서는 이취가 남아있었고 250℃ 초과의 온도에서도 이취가 발생하였다. 따라서, 이취가 발생하지 않는 온도는 200~250℃ 인 것으로 나타났다.

한편, 온도 230℃의 온도와 5~6torr의 진공도에서 실험결과 탈취시간이 1시간 미만 3시간을 초과했을 때 정제된 커피오일에서 이취가 발생하는 것이 확인되었으며, 따라서 이취가 발생하지 않는 탈취시간은 1~3시간인 것을 알 수 있다. 이는 아래 표 4에서 확인할 수 있다.

탈취시간에 따른 AOM 및 이취여부 (실험조건 230℃, 5~6torr)

정제 후 물성 비교

	탈취 전 오일	탈취 후 오일
AOM (시간) 산가 과산화물가 수분함량 (%)	112 19 1.83 1.5	77 0.64 0 0.2

표 5는 커피추출잔여물에서 채유한 커피오일의 정제 전후의 물성을 비교한 것으로서, 정제된 커피오일의 경우 안전성은 77로 일반적인 볶음 분쇄커피의 80(표 1 참조)과 유사하면서도, 산가, 과산화물가, 수분함량도 정제 전의 커피오일보다 우수한 무취의 오일이 됨을 알 수 있다.

정제된 커피오일의 저장 안전성과 최종제품의 품질비교

AOM (시간)	12	52	56	57	60	80
유통기한 (개월)	6	36	38	41	42	48

한편, 표 6에 나타난 바와 같이, 종래의 유지 정제방법과 본 발명에 의해 정제된 커피오일을 인스턴트 커피 제조 공정에 사용하여 최종 제품의 유통기한을 비교 측정한 결과, 종래의 유지 정제방법으로 정제된 커피오일(AOM 12시간)을 혼합한 최종제품의 유통기한은 6개월로 확인되었고, 본 발명에 의해 정제된 커피오일(AOM 52시간)을 사용한 최종제품의 유통기한은 36개월인 것으로 확인되었다.

따라서 커피오일의 경우 일반 식용 유지처럼 탈검, 탈산, 탈색 및 탈취 공정을 모두 적용하는(AOM: 12시간) 대신 본 발명의 한정하는 조건하에서 탈취만을 적용(AOM: 52~56 시간)하는 것이 최종제품의 유통기한에도 유리한 것을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 커피 추출 잔여물에서 채유한 커피오일을 200~250℃의 온도 및 5~6torr의 진공도의 상태를 1~3 시간 동안 유지하며 증류설비에서 스트리핑 증기를 이용하여 증류시키는 커피오일 정제방법.