KR101722439B1 - 한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법에 관한 것으로, 생약제로부터 천연추출물을 추출하는 A단계; 상기 A단계를 통해 추출된 천연추출물에 생두를 침지시켜 소정의 시간동안 증숙한 뒤 건조시켜 제1생두를 마련하는 B단계; 상기 B단계를 통해 마련된 제1생두를 정제수에 침지시켜 소정의 시간동안 증숙한 뒤 건조시켜 제2생두를 마련하는 C단계; 상기 C단계를 통해 증숙하는 과정에서 발생하는 증기를 급속 냉각하여 증류액으로 추출하는 D단계; 및 상기 D단계를 통해 추출된 증류액에 상기 C단계를 통해 마련된 제2생두를 소정의 시간 침지시킨 뒤 건조시키는 E단계;를 포함한다. 여기서, 상기 생약제는 지구목, 어성초, 삼백초, 작약, 오리목, 오미자 및 상지 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 마련된다.
Description
본 발명은 카페인 성분을 최소화한 디카페인 생두를 제조하는 방법에 관한 것이다.
커피는 열대지방 상록의 관목에서 얻은 열매로 세계인구의 1/3이 마시는 대표적인 기호식품이다. 이러한 커피는 산지나 종류에 따라 함량에 미세한 차이는 있으나 카페인, 광물질, 탄닌, 지방, 당분, 수분, 단백질, 엑기스분, 섬유질 등을 포함하고 있다.
이러한 커피의 성분 중 카페인은 이뇨 작용을 촉진시키고, 프로스타글란딘(Prostaglandin)의 합성을 억제하여 통증을 완화시킬 뿐만 아니라 중추신경계와 신진대사를 자극하여 피로를 줄이고 정신을 각성시켜 일시적으로 졸음을 막아주는 효과를 가지는 반면, 이를 상습적으로 복용할 경우 식도염이나 위염을 유발하고 혈압의 상승시킬 뿐만 아니라 체내의 칼슘이 빠져나가게 하여 뼈를 약화시키고, 불면증 및 소화불량 등의 부작용이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 커피로부터 카페인 성분의 함량을 줄이기 위한 다양한 연구들이 시도되고 있으며, 카페인 함량을 줄인 커피를 추출하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 제10-0870923호의 "저 카페인 함유 커피의 추출장치 및 추출방법"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.
하지만, 종래기술을 비롯한 기존의 카페인 제거 장치 및 방법은 로스팅(Roasting) 과정을 거친 원두로부터 초임계 이산화탄소를 이용하거나 추출 조건을 조절하여 추출되는 커피액상에 카페인 성분이 적게 포함되도록 함으로써, 커피를 추출하는 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 추출 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 원두로부터의 카페인 제거 공정의 단점을 극복하기 위해 생두 자체의 카페인을 제거하는 공정 또한 연구되어 왔으나. 이 방법 역시 유기용매 또는 원두 가용분 등을 이용해 카페인 성분만을 추출하고, 이와 같이 카페인 성분이 추출된 유기용매 또는 원두 가용분을 할로겐화 탄화수소와 접촉시켜 카페인을 제거하는 과정에서 인체에 유해한 유기용매, 원두 가용분 또는 할로겐화 탄화수소 성분이 생두 내에 침투하여 잔류되어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 생두 자체의 카페인 성분을 안전하게 제거함과 동시에 생두 자체가 가지고 있는 커피 본연의 향미성분은 그대로 유지할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법은, 생약재로부터 천연추출물을 추출하는 A단계; 상기 A단계를 통해 추출된 천연추출물에 생두를 침지시켜 1시간 내지 2시간 동안 증숙한 뒤 건조시켜 제1생두를 마련하는 B단계; 상기 B단계를 통해 마련된 제1생두를 정제수에 침지시켜 1시간 내지 2시간 동안 증숙한 뒤 건조시켜 제2생두를 마련하는 C단계; 상기 C단계를 통해 증숙하는 과정에서 발생하는 증기를 급속 냉각하여 증류액으로 추출하는 D단계; 및 상기 D단계를 통해 추출된 증류액에 상기 C단계를 통해 마련된 제2생두를 20분 내지 1시간 동안 침지시킨 뒤 건조시키는 E단계;를 포함한다.
여기서, 상기 생약제는 지구목, 어성초, 삼백초, 작약, 오리목, 오미자 및 상지 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 마련된다.
여기서, 상기 B단계는, 상기 A단계를 통해 추출된 천연추출물에 생두를 침지시켜 100 내지 110℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 생두를 증숙하는 B-1단계; 상기 B-1단계를 통해 증숙된 생두 표면을 세척하는 B-2단계; 및 상기 B-2단계를 통해 세척된 생두를 건조시켜 제1생두를 마련하는 B-3단계;를 포함한다.
아울러, 상기 C단계는, 상기 B단계를 통해 마련된 제1생두를 정제수에 침지시켜 120 내지 130℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 제1생두를 증숙하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 증숙된 제1생두를 건조시켜 제2생두를 마련하는 C-2단계;를 포함한다.
또한, 상기 E단계는, 상기 D단계를 통해 추출된 증류액에 상기 C단계를 통해 마련된 제2생두를 60 내지 80℃의 온도 조건하에서 20분 내지 1시간 동안 침지시켜 두는 E-1단계; 및 상기 E-1단계를 통해 상기 증류액에 침지되었던 상기 제2생두를 건조시키는 E-2단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
첫째, 생두 자체에 인체에 유해한 화학성분을 잔류시키지 않고도 용이하게 카페인 성분이 제거된 생두를 획득할 수 있다.
둘째, 생두로부터의 카페인 성분 제거와 동시에 커피 본연의 향과 맛을 나타낼 수 있는 향미성분을 생두 내에 그대로 유지시킬 수 있다.
셋째, 생두를 수입 및 유통하는 과정에서 생두에 잔류되어 있던 각종 유해성분을 제거시킨 디카페인 생두를 획득할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 디카페인 생두 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<디카페인 생두의 제조방법에 관한 설명>
본 발명의 디카페인 생두의 방법이 어떠한 과정으로 이루어지는지에 대해 이하에서 도1의 순서도를 참조하여 상세하게 설명한다.
(1) 천연추출물 추출단계<S100>
본 단계에서는 생약제를 이용해 천연추출물을 추출하여 준비한다.
여기서, 생약제는 지구목, 어성초, 삼백초, 작약, 오리목, 오미자 및 상지 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 조합으로 마련되는 것이 바람직하나 이에 한정되어 사용되지 않고 생두가 수입 및 유통되는 과정에서 포함하고 있을 수 있는 각종 유해성분에 대한 제거의 목적으로 사용될 수 있도록 공지된 한방 생약제 중 선택적으로 사용되어 질 수 있다.
본 단계(S100, A단계)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 앞서 설명한 생약제 또는 생약제들간의 조합을 혼한한 뒤 분쇄하고, 이와 같이 분쇄과정을 거쳐 미분화된 생약제를 별도의 증숙과정을 수행하여 생약제에 대한 천연추출물을 마련하는 과정이 진행 된다.
(2) 제1생두 제조단계<S200>
본 단계에서는 천연추출물 추출단계(S100, A단계)를 통해 준비된 천연추출물에 생두를 침지시켜 소정의 시간 동안 증숙하는 과정을 거친 뒤 증숙이 완료된 생두를 건조시켜 제1생두를 마련하다.
본 단계(S200, B단계)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 우선 상기 단계(S100)를 통해 준비된 천연추출물을 별도의 제1증숙기에 채운 뒤, 제1증숙기 내에 카페인 성분을 제거하고자 하는 대상 생두를 침지시켜 100 내지 110℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 증숙 과정을 거친다. (B-1단계) 이와 같은 증숙 과정은 생두의 발아를 유도함과 동시에 천연추출물 내에 포함된 생약제의 성분이 생두에 잔류되어 있는 농약 등의 각종 유해성분들을 제거하기 위한 과정이다.
또한, 이러한 증숙 과정을 통해서도 생두 내 약간의 카페인 성분은 천연추출물 내로 용출되어진다.
여기서, 제1증숙기 내 생두의 증숙 환경은 앞서 설명한 바와 같이 100 내지 110℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건으로 설정됨이 바람직하고, 이는 온도 조건이 100℃ 미만이면 생두의 발아가 충분히 발생하지 못하고, 110℃를 초과하면 생두에 포함된 향미성분이 과도하게 추출되어 제조되는 커피의 향과 맛이 불량해지는 문제점이 있으며, 압력 조건이 1 Bar 미만이면 생두의 발아를 위한 증숙 시간이 길어져 생두의 표면 상에 세균 등이 번식할 수 있는 환경이 마련될 수 있으며, 2 Bar를 초과하면 생두의 표면 상에 압력으로 인한 균열이 발생하는 문제점이 있기 때문이다.
이 후, 이와 같은 증숙 과정을 거친 생두는 제1증숙기로부터 꺼내어 세척하는 과정(B-2단계)을 거치게 되는데, 이를 통해 생두는 앞선 증숙 과정을 통해 제거되지 못한 표면 상의 이물질, 벗겨진 겉껍질 및 발아되어 자란 싹이 제거되어 진다.
마지막으로 증숙 및 세척의 과정을 거친 생두는 소정의 환경에서 건조(B-3단계)되어 짐으로써, 제1생두로 마련되어 진다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 60℃ 내지 80℃의 환경에서 2시간 내지 4시간 가량 생두를 건조시킨다.
다시 말해, 본 단계를 통해 마련되는 제1생두는 천연추출물 추출단계(S100, A단계)를 통해 준비된 천연추출물 내의 증숙을 통해 발아, 잔류되어 있던 유해물질의 제거 및 카페인 성분의 일부 제거가 이루어 진 뒤, 세척과 건조되는 과정을 거쳐 마련되는 생두를 의미한다.
(3) 제2생두 제조단계<S300>
본 단계에서는 별도로 마련된 정제수에 앞서 설명한 제1생두 제조단계(S200. B단계)를 통해 마련된 제1생두를 침지시켜 소정의 시간 동안 증숙하는 과정을 거친 뒤 증숙이 완료된 제1생두를 건조시켜 제2생두를 마련하다.
본 단계(S300, C단계)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 우선 정제수를 별도의 제2증숙기에 채운 뒤, 제2증숙기 내에 상기 단계(S200)를 통해 마련된 제1생두를 침지시켜 120 내지 130℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 증숙 과정을 거친다. (C-1단계) 이와 같은 증숙 과정은 제1생두의 카페인 성분을 정제수 내로 용출하여 제거함과 동시에 카페인 성분과 같이 용출되어졌던 향미 성분을 비롯한 주요성분이 포함된 증기를 발생시키기 위한 과정이다.
또한, 이러한 증숙 과정은 앞 서 수행한 제1생두의 제조단계(S200) 내 증숙과정에서 생두 내에 포함되어진 천연추출물의 성분을 정제수 내로 용출하여 생두에 잔류할 수 있는 천연추출물의 각종 성분을 제거하기 위함이기도 하다.
여기서, 제2증숙기 내 제1생두의 증숙 환경은 앞서 설명한 바와 같이 120 내지 130℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건으로 설정됨이 바람직하고, 이는 온도 조건이 120℃ 미만이면 생두의 카페인 성분이 충분이 용출되지 않을 뿐 만 아니라생두의 향미성분이 포함된 증기가 충분히 발생하지 못하여 추후 설명될 증류액 추출 단계에서 생성되는 증류액 상에 향미성분의 함량이 낮아짐으로써 제조되는 커피의 향과 맛이 불량해지고, 130℃를 초과하면 생두의 표면 상에 균열이 발생하거나 생두의 주요성분에 대한 파괴가 발생하여 제조되는 커피의 기호도를 저해하는 문제점이 있으며, 압력 조건이 1 Bar 미만이면 생두의 발아를 위한 증숙 시간이 길어져 생두의 표면 상에 세균 등이 번식할 수 있는 환경이 마련될 수 있으며, 2 Bar를 초과하면 생두의 표면 상에 압력으로 인한 균열이 발생하는 문제점이 있기 때문이다.
이 후, 이와 같은 증숙 과정을 거친 제1생두는 소정의 환경에서 건조(C-2단계)되어 짐으로써, 제2생두로 마련된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 60℃ 내지 80℃의 환경에서 2시간 내지 4시간 가량 제1생두를 건조시킨다.
다시 말해, 본 단계를 통해 마련되는 제2생두는 정제수 내의 증숙을 통해 카페인 성분의 제거 및 잔류되어 진 천연추출물 성분의 제거가 이루어진 뒤, 건조되는 과정을 거친 제1생두를 의미한다.
(4) 증류액 추출단계<S400>
본 단계에서는 앞서 설명한 제2생두 제조단계(S300. C단계)를 통해 제1생두를 소정의 시간 동안 증숙하는 과정에서 발생하는 증기를 급속 냉각하여 증류액으로 추출해내는 과정이 이루어진다.
여기서, 제2생두 제조단계(S300. C단계)를 통해 제1생두를 소정의 시간 동안 증숙하는 과정에서 발생하는 증기에는 카페인 성분과 같이 용출되어진 생두의 여러 성분들 중 휘발성이 강하고 증기 내 함유되어 질 수 있는 다양한 향미 성분들이 포함되어져 있는데, 이는 증숙 과정을 통해 제1생두로부터 손실되어진 커피의 향과 커피의 맛에 관련된 많은 성분들을 의미한다.
따라서, 앞서 마련된 제2생두는 로스팅과정을 거쳐 제조되어지는 커피의 향과 맛에 영향을 주는 많은 향미 성분들이 빠져 있는 상태이므로, 이들에 대한 회복이 요구되어진다.
이와 같은 목적의 달성을 위해 본 발명의 디카페인 생두 제조방법은 본 단계(S400, D단계)를 통해 제2생두 제조단계(S300. C단계)에서 제2증숙기 내에 발생하는 증기를 급속 냉각시켜 액화시켜 피의 향과 맛에 영향을 주는 많은 향미 성분들이 다량으로 녹아 있는 증류액을 추출한다.
(5) 디카페인 생두 제조단계<S500>
본 단계에서는 앞서 설명한 증류액 추출단계(S400. D단계)를 통해 추출된 증류액에 제2생두 제조단계(S300. C단계)를 통해 마련된 제2생두를 소정의 시간 동안 침지시키는 과정을 거친 뒤 침지가 완료된 제2생두를 건조시켜 디카페인 생두를 마련하다.
본 단계(S500, E단계)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 우선 증류액 추출단계(S400. D단계)를 통해 추출된 증류액을 별도의 제3증숙기 또는 챔버 등의 저장용기에 채운 뒤, 그 공간 내에 상기 단계(S300)를 통해 마련된 제2생두를 60 내지 80℃의 온도 조건하에서 20 내지 1시간 동안 침지시키는 과정을 거친다. (E-1단계) 이와 같은 침지 과정은 제2생두 제조단계(S300. C단계)를 통해 손실되었던 생두의 향미 성분을 비롯한 주요 성분들을 제2생두 내에 잔류시키켜 카페인이 제거된 제2생두에 커피 본연의 향과 맛을 그대로 유지시켜주기 위한 회복 과정이다.
여기서, 제2생두의 침지 환경은 앞서 설명한 바와 같이 60 내지 80℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건으로 설정됨이 바람직하고, 이는 온도 조건이 60℃ 미만이면 생두 내로 다시 반영되어지는 향미 성분의 정도가 낮아짐으로써 제조되는 커피의 향과 맛이 불량해지고, 80℃를 초과하면 생두의 향미 성분을 비롯한 주요 성분들이 재용출되어지거나 증류액이 다시 증발하는 문제점이 있기 때문이다.
이 후, 이와 같은 침지 과정을 거친 제2생두는 소정의 환경에서 건조(E-2단계)되어 짐으로써, 최종적인 디카페인 생두로 마련된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 60℃ 내지 80℃의 환경에서 2시간 내지 4시간 가량 제2생두를 건조시킨다.
결과적으로 본 발명의 디카페인 생두 제조방법을 통해 마련되어지는 생두는 제1생두 상태와 제2생두 상태를 거쳐, 카페인의 함량 및 생두에 잔류되어져 있던 유해성분의 함량은 최소화되고 향미 성분을 비롯한 커피의 향과 맛을 결정하는 주요 성분들은 최대한 잔류되어진 디카페인 생두가 제조되게 된다.
따라서, 본 발명을 통해 공정 상의 생두 내로의 유해물질 침투는 발생하지 않으면서도, 카페인 성분을 효과적으로 줄이고 향미 성분을 최대한 유지시켜줄 수 있는 방식으로 디카페인 생두가 마련되어질 수 있다.
<디카페인 생두 제조방법을 통해 제조된 생두의 카페인 함량에 관한 설명>
본 발명에 따른 디카페인 생두 제조방법을 통해 제조된 생두의 카페인 함량에 대해 아래와 같은 검증 방법들을 통해 다양한 비교예로써의 생두와 비교 측정하였으며, 당업계의 기술자들에게 자명한 수준의 카페인 성분 제거의 정도를 정의하기 위한 목적으로 하기 검증 방법을 이용하였다.
㈜한국친환경유기인증센터에 각각의 실시예에 해당하는 다양한 생두 또는 원두의 카페임 한량 측정을 의뢰하였으며, 검사성적서를 통해 도출된 결과는 아래의 표1에 나타난 바와 같다.
제품명 | 로스팅 여부 | 카페인 함량(mg/L) |
Gu Org | O | 17,615.3 |
X | 22,174.5 | |
Gu SWD | O | 4,872.7 |
X | 13,302.8 | |
Gu KELLS | O | 1,414.4 |
X | 2,389.0 |
표1에 기재된 Gu Org는 "Guatemala Huehue"의 생두 및 원두 그대로의 상태로 카페인 함량을 측정한 결과이며, Gu SWD은 "Guatemala Huehue"의 생두를 SWP 공법(Swiss Water Process)을 거쳐 디카페인화 시킨 생두 및 원두의 카페인 함량을 측정한 결과이며, Gu KELLS는 "Guatemala Huehue"의 생두를 본 발명에 따른 디카페인 생두 제조방법의 과정을 거쳐 마련되는 생두 및 원두의 카페인 함량을 측정한 결과이다.
표1에 나타난 바와 같이 본 발명의 디카페인 생두 제조방법을 통해 마련되어지는 생두는 원 상태의 생두에 비해 현저히 낮은 카페인 함량을 나타낼 뿐만 아니라, 디카페인 공정법 중 하나인 SWP공정을 거진 생두의 카페인 함량보다도 더 낮은 카페인 함량 수치를 보이고 있다.
즉, 본 발명의 디카페인 생두 제조방법은 좀 더 개선되고 우수한 디카페인 생두의 제조 공정을 제시할 뿐 만 아니라, 커피를 마심에 있어서 사람들에게 기존의 원 생두가 낼 수 있는 향과 맛을 최대한 제공함으로써 커피로써의 기호도는 만족시키되 카페인의 섭취에 의한 부작용은 반지할 수 있는 디카페인 생두를 제공할 수 있다.
본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 생약재로부터 천연추출물을 추출하는 A단계;
상기 A단계를 통해 추출된 천연추출물에 생두를 침지시켜 1시간 내지 2시간 동안 증숙한 뒤 건조시켜 제1생두를 마련하는 B단계;
상기 B단계를 통해 마련된 제1생두를 정제수에 침지시켜 1시간 내지 2시간 동안 증숙한 뒤 건조시켜 제2생두를 마련하는 C단계;
상기 C단계를 통해 증숙하는 과정에서 발생하는 증기를 급속 냉각하여 증류액으로 추출하는 D단계; 및
상기 D단계를 통해 추출된 증류액에 상기 C단계를 통해 마련된 제2생두를 20분 내지 1시간 동안 침지시킨 뒤 건조시키는 E단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 생약재는 지구목, 어성초, 삼백초, 작약, 오리목, 오미자 및 상지 중 적어도 하나 또는 하나 이상의 조합으로 마련되는 것을 특징으로 하는
한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 B단계는,
상기 A단계를 통해 추출된 천연추출물에 생두를 침지시켜 100 내지 110℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 생두를 증숙하는 B-1단계;
상기 B-1단계를 통해 증숙된 생두 표면을 세척하는 B-2단계; 및
상기 B-2단계를 통해 세척된 생두를 건조시켜 제1생두를 마련하는 B-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 C단계는,
상기 B단계를 통해 마련된 제1생두를 정제수에 침지시켜 120 내지 130℃의 온도 및 1 내지 2 Bar의 압력 조건하에서 1 내지 2시간 동안 제1생두를 증숙하는 C-1단계; 및
상기 C-1단계를 통해 증숙된 제1생두를 건조시켜 제2생두를 마련하는 C-2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 E단계는,
상기 D단계를 통해 추출된 증류액에 상기 C단계를 통해 마련된 제2생두를 60 내지 80℃의 온도 조건하에서 20분 내지 1시간 동안 침지시켜 두는 E-1단계; 및
상기 E-1단계를 통해 상기 증류액에 침지되었던 상기 제2생두를 건조시키는 E-2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
한방수치법제방식을 이용해 유해성분 및 카페인 성분을 줄인 디카페인 생두 제조방법.
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