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문제 정의
- 초임계 이산화탄소는 환경친화적이라는 장점도 가지고 있어 유기용매를 사용할 수 없는 대표적인 음료 식품인 커피의 추출에 더욱 유용하다. 따라서 고급 향기 특성을 지니는 향기 성분인 linalo이과 P -damascenone, 2, 3-pentanedione, 2, 3, 5-trimehtylpyrazine, 2-furfurylthiol을 대상으로 커피의 고급 향기 성분을 증진시키기 위한 연구를 수행하였다.
- 6). 본 실험에서는 커피의 비극성 향기 성분을 추출하는데 효율적인 초임계 이산화탄소를 이용하여 커피의 고급향기 성분을 증가시키고자 하였다. 초임계 이산화탄소는 환경친화적이라는 장점도 가지고 있어 유기용매를 사용할 수 없는 대표적인 음료 식품인 커피의 추출에 더욱 유용하다.
제안 방법
- 온도가 120℃ 이상이 되면 밸브를 열어 수증기 상태의 물이 ⑤번의 스위치 밸브를 지나 커피 박이 충진되어 있는 ⑦번의 추출기를 통과하며 에스프레소 추출이 일어난다. 그 다음 초임계 이산화탄소 추출을 수행하였다. ①번의 CO? make-up tarmk에서 액체 상태의 이산화탄소가 ②번의 pump를 통해 가압되면 ⑤번의 스위치 밸브를 지나 커피 박이 충진된 추출기 ⑧번을 통과하며 추출이 일어난다.
- 또한 커피를 추출하고 헤드스페이스에 있을 향기 성분도 분석하여 추출물의 향기 성분과 비교해 보았다(Fig. 5). Linalool 은 40℃에서 50℃로 온도를 올려주었을 때 1.
- 6). 먼저 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 향기 성분을 분석하였다. Linaloole 350 bar까지 1.
- 먼저 초임계 추출한 커피 product에 녹아 있는 향기 성분을 분석하였다(Fig. 4). 초임계 이산화탄소의 온도가 증가함에 따라서 커피의 향기 성분의 추출 양이 증가하는 것을 알 수 있었으며, 70℃에서 그 양이 최대로 추출되는 것을 볼 수 있었다.
- 스위치 밸브를 이용하여 초임계 추출과 초임계 추출 후 에스프레소 추출의 상호 변환이 용이하게 하였다. 먼저 초임계추출 과정을 거친 커피 분말, 즉 커피 박을 물로 에스프레소 추출을 한 뒤, 초임계 추출한 커피의 product를 함유시켰다. 에스프레소 추출 과정은 다음과 같다.
- 이 과정을 10번 반복하여 100 g의 커피 분말을 추출하여 향기 성분을 흡착하였다. 반복하는 과정에서는 스위치 밸브를 이용하여 ⑦번과 ⑧번 추출기의 초임계 이산화탄소 추출 후 커피박의 에스프레소 추출이 더욱 편리하게 이루어지도록 하였다. 추출한 커피 음료의 향 성분은 충분히 포집될 수 있도록 ⑫번의 미니펌프를 통해 공기를 순환시켜 주었다.
- 1과 같은 장치에서 초임계 이산화탄소의 유속을 5 ml/min으로 하여 2시간 동안 수행하였다. 온도 변화에 따른 향기 성분의 추출 효율을 알아보기 위하여, 압력을 350 bar로 고정하고 초임계 이산화탄소의 온도를 40℃ 부터 80℃까지 변화시키면서 추출하였다. 추출된 향기 성분은 헤드스페이스와 product의 향기 성분 모두를 분석하였으며, GC를 사용하였다.
- 추출한 커피 음료의 향 성분은 충분히 포집될 수 있도록 미니펌프를 통해 공기를 순환시켜 주었다. 온도를 80℃로 유지하면서 발생되는 수증기가 미니펌프에 들어가서 고장을 야기할 수 있으므로, 이를 모아주기 위한 water collector를 커피 음료와 미니펌프 사이에 장치하였다. 흡착칼럼은 다시 커피 음료와 연결되어서 모든 흡착 과정에서 향기 성분이 빠져나가지 못하도록 완전히 밀폐하였다.
- 15 분간 원심분리 하였다. 원심분리한 상등액을 취하고 filtration하여 GC (Gas Chromatograph, DS 6200, Donam instrument)에서 분석하였다. Columne EC-5 (Alltech Econo-cap, EC-5, 30 mDO.
- 이와 같은 특성을 이용하여 초임계 이산화탄소의 압력 변화가 커피의 악취 성분 추출에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 60℃ 의 일정한 온도에서 200 bar에서 450 bar까지 압력을 변화시켰다. 위의 실험과 동일하게 5 ml/min의 유속으로 2시간 동안 추출하였고, 추출된 product와 헤드스페이스의 향기 성분을 모두 분석하였다.
- 추출된 커피 음료는 밀폐된 공간에서 80"C 이상으로 유지하면서 발생하는 휘발성 향기 성분을 포집하였다. 이를 위하여 커피 음료 상층부의 공기를 미니펌프를 이용하여 흡착칼럼에 보내 휘발성 성분을 흡착 포집하였다. 흡착되는 양이 증가하지 않을 때까지 충분히 포집한 뒤, dichloromethane으로 탈착시켜 분석하였다.
- 이산화탄소는 일정 온도에서 압력을 증가시키면 밀도와 용해도가 증가하고, 따라서 용해력이 증가하게 된다(9). 이와 같은 특성을 이용하여 초임계 이산화탄소의 압력 변화가 커피의 악취 성분 추출에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 60℃ 의 일정한 온도에서 200 bar에서 450 bar까지 압력을 변화시켰다. 위의 실험과 동일하게 5 ml/min의 유속으로 2시간 동안 추출하였고, 추출된 product와 헤드스페이스의 향기 성분을 모두 분석하였다.
- 일반적인 커피메이커를 이용하여 커피 음료를 만들고, 함유된 휘발성 향기 성분을 변형된 헤드스페이스법으로 수거 분석하였다(Fig. 2). 사용된 커피메이커는 에스프레소 (espresso) 방식 커피 메이커로 Krups 사의 house hold espresso maker (type 963/B)를 사용하였다.
- 분석은 GC를 이용하였고 다섯 가지 향기 성분을 표준품으로 하였다. 초임계 이산화탄소는 압력과 온도의 영향을 받아 밀도와 용해도가 변화하고 이로써 용해력이 변화하기 때문에, 압력과 온도의 최적화 실험을 하였다. 추출 후 product와 헤드스페이스의 향기 성분을 모두 분석하였고 그 결과 350 bar, 80℃의 조건에서 최대의 효율을 나타내었다.
- 초임계 이산화탄소로 추출한 커피의 product를 사람이 음용할 수 있도록 하기 위하여 에스프레소에 커피의 초임계 추출물을 포함시켰다. 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 분말로 에스프레소를 만들고 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product 를 그 속에 유화시켜 커피 음료를 만들었을 때 향기 성분이 증가하였는지 확인하기 위해 변형된 헤드스페이스 법을 사용하였다.
- 초임계 이산화탄소로 추출한 커피의 product를 함유한 에스프레소 커피 음료의 향기 성분을 변형된 헤드 스페이스 법으로 수거 분석하였다(Fig. 3). 초임계 추출과 에스프레소 추출을 한 장치에 구성하고, 밀폐형으로 향기성분의 손실이 없게 하였다.
- 초임계 이산화탄소를 이용하여 커피를 추출한 후 헤드 스페이스에 있는 향기 성분도 분석하였다(Fig. 7). LinEoole 200 bar 에서 250 bar로 압력이 증가함에 따라서 그 양이 2배로 증가하였다.
- 흡착된 향기 성분은 dichlorogthane으로 탈착시켜 분석하였다. 초임계 커피 음료의 향기 성분 증가 효율을 비교하기 위해서, 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피 분말도 마찬가지로 100 g을 취하여 에스프레소로 추출하고, 변형된 헤드스페이스법으로 향기 성분을 수거, 분석하였다.
- 흡착된 향기 성분은 dichlorogthane으로 탈착시켜 분석하였다. 초임계 커피 음료의 향기 성분 증가 효율을 비교하기 위해서, 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피 분말도 마찬가지로 100 g을 취하여 에스프레소로 추출하고, 변형된 헤드스페이스법으로 향기 성분을 수거, 분석하였다.
- 휘발되어 흡착칼럼에 수거된 향기 성분은 추출이 끝난 후 dichloromethane 으로 탈착시켜 분석하였다. 추출된 product 내의 향기 성분도 dichloromethane으로 용해시켜 분석하였다.
- 온도 변화에 따른 향기 성분의 추출 효율을 알아보기 위하여, 압력을 350 bar로 고정하고 초임계 이산화탄소의 온도를 40℃ 부터 80℃까지 변화시키면서 추출하였다. 추출된 향기 성분은 헤드스페이스와 product의 향기 성분 모두를 분석하였으며, GC를 사용하였다.
- 알아보았다. 커피 음료의 향 성분은 변형된 헤드 스페이스 법으로 수거하여 분석하였다. 모든 장치는 향 성분이 유출되지 않도록 밀폐하여 수행하였다.
- 6배 이상 많았다. 커피의 초임계 추출물을 음용하기 위해서 초임계 커피음료를 만들고, 이의 향기 성분 증가 효율을 확인하기 위해서 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피도 에스프레소로 추출 하여 비교하였다. 그 결과 초임계 이산화탄소 추출로 커피 음료 의 향기 성분을 2.
- 커피의 향기 성분의 증가를 위해 초임계 이산화탄소를 사용하고, 일반적인 커피 추출 방법인 에스프레소를 통하여 증가효율을 알아보았다. 커피 음료의 향 성분은 변형된 헤드 스페이스 법으로 수거하여 분석하였다.
- 분리된 기체 이산화탄소는 chiller를 통과하면서 액체로 바뀌고 working tank에 저장되며 이는 다시 pump로 가압하여 추출기에서 다시 추출에 사용되며, 계속 재순환된다. 휘발되어 흡착칼럼에 수거된 향기 성분은 추출이 끝난 후 dichloromethane 으로 탈착시켜 분석하였다. 추출된 product 내의 향기 성분도 dichloromethane으로 용해시켜 분석하였다.
- 1과 같다. 휘발성 향기 성분의 손실을 방지하기 위한 밀폐형 (closed typx)으로서, 액체 상태의 이산화탄소를 pump (PU-980, JASCO Co., JAPAN)로 가압하고 E-BPR (electronic back pressure regulator, 880-81, JASCO Co., JAPAN)을 이용하여 압력을 조절하였다. 초임계 이산화탄소가 커피 분말 40 g 이 충진된 추출기를 통과하며 추출이 일어나고 추출기 뒤쪽에서 압력을 조절하는 E-BPR을 통하여 감압된 후 separator 에서 추출물과 휘발되는 향기 성분을 포함한 이산화탄소로 분리된다.
- 이를 위하여 커피 음료 상층부의 공기를 미니펌프를 이용하여 흡착칼럼에 보내 휘발성 성분을 흡착 포집하였다. 흡착되는 양이 증가하지 않을 때까지 충분히 포집한 뒤, dichloromethane으로 탈착시켜 분석하였다.
- 흡착 칼럼은 다시 커피 음료와 연결되어서 모든 흡착 과정에서 향기 성분이 빠져나가지 못하도록 완전히 밀폐하였다. 흡착된 향기 성분은 dichlorogthane으로 탈착시켜 분석하였다. 초임계 커피 음료의 향기 성분 증가 효율을 비교하기 위해서, 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피 분말도 마찬가지로 100 g을 취하여 에스프레소로 추출하고, 변형된 헤드스페이스법으로 향기 성분을 수거, 분석하였다.
대상 데이터
- 커피메이커에 커피 분말 100 g 을 넣은 후 증류수 1000 ml로 추출하였다. 추출된 커피 음료는 밀폐된 공간에서 80"C 이상으로 유지하면서 발생하는 휘발성 향기 성분을 포집하였다. 이를 위하여 커피 음료 상층부의 공기를 미니펌프를 이용하여 흡착칼럼에 보내 휘발성 성분을 흡착 포집하였다.
- 원심분리한 상등액을 취하고 filtration하여 GC (Gas Chromatograph, DS 6200, Donam instrument)에서 분석하였다. Columne EC-5 (Alltech Econo-cap, EC-5, 30 mDO.25 mm ID□ 0.25 ㎛)를 사용하였고 injector 온도는 190℃, detector 온도는 250℃ 였다. 오븐 온도는 gradient 방식으로 상승시켰는데, 36℃에서 1분이 지난 후 84℃까지 2℃/min으로 상승시키다가 150℃까지 5℃/min으로 올려주고 2분 후 종료하였다.
- 이러한 커피의 고급 향기 특성에는 꽃 향기 (floral note), 고소/볶음 향기 (nutty/roasty note), 버터 향기 (buttery note), 나무탄 내음 (smoky note) 등이 있고, 이와 반대로 저급 향기 특성에는 곡류 냄새 (cereal note), 고무탄 내음 (rubbery note) 등이 있다. 본 연구 대상 향기 성분인 linalool과 P-damascenonee 꽃 향기와 과일 향기의 특성을, p2, e3n- tanedione 은 버터 향기의 특성을 가지고 있다. 또한 2-furftnylthiol, trimethylthiazole 및 pyrazine류 (2, 3, 5-trimethylpyrazine, 2-ethylpyrazine) 등은 볶음 향기의 특성을 함유하고 있어 고급향기 성분이라고 할 수 있겠다.
- 모든 장치는 향 성분이 유출되지 않도록 밀폐하여 수행하였다. 분석은 GC를 이용하였고 다섯 가지 향기 성분을 표준품으로 하였다. 초임계 이산화탄소는 압력과 온도의 영향을 받아 밀도와 용해도가 변화하고 이로써 용해력이 변화하기 때문에, 압력과 온도의 최적화 실험을 하였다.
- 2). 사용된 커피메이커는 에스프레소 (espresso) 방식 커피 메이커로 Krups 사의 house hold espresso maker (type 963/B)를 사용하였다. 커피메이커에 커피 분말 100 g 을 넣은 후 증류수 1000 ml로 추출하였다.
- 흡착제는 actived carbon으로 Aldrich (USA) 로부터 구입하여 사용하였다. 커피 향기 성분의 표준품으로 2p, e3n- tanedione, furfurylthiol, 2, 3, 5-trimethylpyrazine, linalool 은 Aldrich (USA)로부터 구입하여 사용하였고, damascenone 은 KOSHER (Germany)로부터 구입하여 사용하였다. 또한 dichloromethanee Mallinckrodt (USA)로부터 구입하여 사용하였다.
- 커피는 콜롬비아 산 아라비카 종으로 시중에서 배전된 원두를 구매하고 분쇄하여 사용하였다. 분쇄한 커피 분말의 산패와 고유의 향 성분의 손실을 방지하기 위해서 냉동 보관하며 사용하였다.
- 분쇄한 커피 분말의 산패와 고유의 향 성분의 손실을 방지하기 위해서 냉동 보관하며 사용하였다. 흡착제는 actived carbon으로 Aldrich (USA) 로부터 구입하여 사용하였다. 커피 향기 성분의 표준품으로 2p, e3n- tanedione, furfurylthiol, 2, 3, 5-trimethylpyrazine, linalool 은 Aldrich (USA)로부터 구입하여 사용하였고, damascenone 은 KOSHER (Germany)로부터 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 포함시켰다. 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 분말로 에스프레소를 만들고 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product 를 그 속에 유화시켜 커피 음료를 만들었을 때 향기 성분이 증가하였는지 확인하기 위해 변형된 헤드스페이스 법을 사용하였다. 먼저 80℃, 350 bar의 초임계 이산화탄소를 커피 분말 10 g이 충진된 extractor를 통과시켜 커피 박을 만든다.
성능/효과
- 1 배 증가하여 최대치를 나타냈다. 2, 3, 5-TrimethyIpyrazine 외의 향기 성분들은 모두 80℃에서 가장 많이 추출되었으며 다섯 가지 향기 성분의 총량도 80℃ 에서 가장 많이 추출되었다. 초임계유체의 온도 변화에 따른 커피 향기 성분의 추출은 80℃에서 그 효율이 가장 높음을 알 수 있었다.
- 추출양이 가장 많이 나온 350 bar 에서 헤드스페이스의 양과 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 양을 비교했을 때, product의 linalo이의 양이 130배 많은 것을 알 수 있었다. 2, 3, 5-Trimethylpyraanee 200 bar에서 250 bar로 압력을 증가시켰더니 그 양이 2배 증가하였고 350 bar 까지 1.2배씩 꾸준히 증가하여 최대치를 나타냈다. 400 bar, 450 bar로 압력을 더 증가시키면 다른 성분과 마찬가지로 그 양이 오히려 감소하였고 350 bar에 비하여 63% 감소한 값이었다.
- Product의 향기 성분은 헤드스페이스의 향기 성분보다 매우 많았으며 특히 product의 향기 성분의 최대치를 나타냈던 80℃ 의 경우에는 42L8배 많은 양이었다. 2, 3, 5-Trimethylpyrazine 은 온도가 40笆에서 50笆로 증가하였을 때 2.3배 증가하였고, 60℃에서는 50℃보다 1.1 배 증가하였다. 70℃에서는 60笆와양이 비슷하였다가 80℃로 온도를 더 올려주었더니 47% 감소하였다.
- 400 bar로 압력을 더 주었을 때 오히려 68% 감소하였고 450 bar에서는 400 bar 오* 비슷하였다. 2, 3, 5-Trimethylpyrazinee 250 bar까지 비슷한 양을 보이다가 300 bar로 압력을 증가시켰을 때 2.6배 증가하였고 350 bar에서 1.3배 증가하여 최대값을 나타냈다. 400 bar 로 압력을 더 증가시켰을 때 오히려 그 양이 77% 감소하였고 450 bar에서의 추출 양은 400 bar와 비슷하였다.
- 7배 많았다. 2P, e3n- tanedione 은 200 bar와 250 bar에서 비슷한 양이 분석되었고 300 bar에서 3.2배 증가하여 최대값을 나타냈다. 350 bar에서는 300 bar보다 48% 감소하였고, 400 bar와 450 bar 의 값과 비슷하였다.
- 6배씩 꾸준히 증가하다가 350 bar에서 2배 증가하여 최대 값을 나타냈다. 400 bar에서는 350 bar에 비해 38% 감소한 결과가 나타났고 450 bar에서는 400 bar보다 32% 감소한 것을 확인하였다. Product 내의 damascenonee 헤드스페이스의 damascenone의 양보다 59.
- 3배 이상 꾸준히 증가하여 350 bar에서 최대값을 나타냈다. 400 bar에서는 먼저 분석한 향기 성분과 마찬가지로 추출 양이 71% 감소했으며, 450 bar에서는 400 bar보다 50% 감소한 결과를 확인하였다. P2, e3n- tanedione 은 250 bar에서 200 bar보다 2.
- 이것도 product의 양과 비교해 보았는데 product의 양이 122배 많은 것을 알 수 있었다. Furfurylthiole 200 bar부터 압력이 증가함에 따라서 L5배씩 그 양이 꾸준히 증가하다가 300 bar에서 최대치를 나타냈는데 350 bar로 압력을 더 올려주었더니 57% 감소하였다. 400 bar에서 350 bar보다 43% 감소하였고 450 bar에서는 400 bar와 비슷하였다.
- 400 bar에서는 먼저 분석한 향기 성분과 마찬가지로 추출 양이 71% 감소했으며, 450 bar에서는 400 bar보다 50% 감소한 결과를 확인하였다. P2, e3n- tanedione 은 250 bar에서 200 bar보다 2.1 배 증가하였고, 300 bar에서는 250 bar와 비슷한 값을 나타냈다. 350 bar 에서는 250 bar와 1.
- 2배 더 증가한 것을 확인하였다. Trimethylpyrazinee 초임계 과정으로 1.9배 더 많은 양을 추출할 수 있었으며, furfurylthiole 1.5배의 추출 효율이 증가하는 것을 확인하였다. 2, 3-Pentanedionee 초임계 커피음료가 1.
- 5배 많았다. 결론적으로 헤드스페이스의 향기 성분은 70℃ 에서 최대 값을 나타냈고 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 향기 성분은 80℃에서 최대값을 나타냈다. 또한 헤드 스페이스의 향기 성분은 모두 product의 향기 성분보다 극히 적은 양이라는 것을 확인하였다.
- 커피의 초임계 추출물을 음용하기 위해서 초임계 커피음료를 만들고, 이의 향기 성분 증가 효율을 확인하기 위해서 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피도 에스프레소로 추출 하여 비교하였다. 그 결과 초임계 이산화탄소 추출로 커피 음료 의 향기 성분을 2.3배 증가시킬 수 있었다.
- 3배 많았다. 다섯 가지 성분들이 대체로 350 bar에서 가장 많이 추출되는 것을 알 수 있었고, 그 총 양도 350 bar의 초임계 이산화탄소로 추출했을 때 가장 많은 것을 확인하였다. 또한 350 bar의 초임계 이산화탄소로 추출한 커피의 product 내의 향기 성분이 헤드 스페이스의 향기 성분보다 76.
- 3배 더 많았다. 다섯 가지 향기 성분들의 총량도 초임계 커피 음료가 초임계 추출 과정을 거치지 않은 에스프레소보다 2.3배 많은 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 초임계 이산화탄소 추출이 기존의 커피 추출 방법인 에스프레소 추출보다 커피의 향기 성분을 증진시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 다섯 가지 성분들이 대체로 350 bar에서 가장 많이 추출되는 것을 알 수 있었고, 그 총 양도 350 bar의 초임계 이산화탄소로 추출했을 때 가장 많은 것을 확인하였다. 또한 350 bar의 초임계 이산화탄소로 추출한 커피의 product 내의 향기 성분이 헤드 스페이스의 향기 성분보다 76.6배 많은 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 초임계 추출을 했을 때 향기 성분이 헤드 스페이스로 날아가는 양보다 product에 남아있는 양이 훨씬 많다는 것을 알았다.
- 추출 후 product와 헤드스페이스의 향기 성분을 모두 분석하였고 그 결과 350 bar, 80℃의 조건에서 최대의 효율을 나타내었다. 또한 추출 시 헤드스페이스로 날아가는 향기 성분보다 product로 추출되는 향기 성분이 76.6배 이상 많았다. 커피의 초임계 추출물을 음용하기 위해서 초임계 커피음료를 만들고, 이의 향기 성분 증가 효율을 확인하기 위해서 초임계 추출 과정을 거치지 않은 커피도 에스프레소로 추출 하여 비교하였다.
- 결론적으로 헤드스페이스의 향기 성분은 70℃ 에서 최대 값을 나타냈고 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 향기 성분은 80℃에서 최대값을 나타냈다. 또한 헤드 스페이스의 향기 성분은 모두 product의 향기 성분보다 극히 적은 양이라는 것을 확인하였다. 특히 80℃에서 1기배의 차이를 보였다.
- 이것도 마찬가지로 product 안의 양이 헤드 스페이스의 양보다 많았는데 그 비율은 223배였다. 마지막으로 damascenonee 200 bar에서 300 bar까지는 1.6배씩 꾸준히 증가하다가 350 bar에서 2배 증가하여 최대 값을 나타냈다. 400 bar에서는 350 bar에 비해 38% 감소한 결과가 나타났고 450 bar에서는 400 bar보다 32% 감소한 것을 확인하였다.
- 1 배 증가하여 비교적 꾸준히 증가하여 80℃에서 최대치를 나타냈다. 마지막으로 damascenonee 온도가 40℃에서 50℃ 로 증가함에 따라 추출양이 3.2배 증가하였고, 60℃ 에서는 4.1 배 증가하였다. 온도를 70℃로 올려주었을 때 1.
- 초임계 추출과 에스프레소 추출을 한 장치에 구성하고, 밀폐형으로 향기성분의 손실이 없게 하였다. 스위치 밸브를 이용하여 초임계 추출과 초임계 추출 후 에스프레소 추출의 상호 변환이 용이하게 하였다. 먼저 초임계추출 과정을 거친 커피 분말, 즉 커피 박을 물로 에스프레소 추출을 한 뒤, 초임계 추출한 커피의 product를 함유시켰다.
- 6배 많은 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 초임계 추출을 했을 때 향기 성분이 헤드 스페이스로 날아가는 양보다 product에 남아있는 양이 훨씬 많다는 것을 알았다.
- 이와 같이 향기 성분 각각의 압력에 따른 추출 효율이 조금씩 달랐지만, 추출된 향기 성분의 총량은 350 bar의 조건에서 가장 많았고 400 bar로 압력이 증가하면서 오히려 14% 감소하였다. 이렇게 350 bar까지 압력이 증가함에 따라서 추출량이 증가하다가 400 bar 이상의 조건에서 추출량이 감소하는 것으로 미루어 초임계 이산화탄소의 압력 조건이 350 bar일 때 향기 성분을 가장 많이 추출할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 3배 많은 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 초임계 이산화탄소 추출이 기존의 커피 추출 방법인 에스프레소 추출보다 커피의 향기 성분을 증진시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 초임계 이산화탄소는 비극성이고 용해력이 좋기 때문에 지방성의 향기 성분 추출에 더욱 효율적이므로 본 실험은 당연한 결과라고 할 수 있겠다.
- 400 bar에서는 그 양이 11% 감소하였고, 450 bar에서는 400 bar보다 15% 감소하였다. 이와 같이 향기 성분 각각의 압력에 따른 추출 효율이 조금씩 달랐지만, 추출된 향기 성분의 총량은 350 bar의 조건에서 가장 많았고 400 bar로 압력이 증가하면서 오히려 14% 감소하였다. 이렇게 350 bar까지 압력이 증가함에 따라서 추출량이 증가하다가 400 bar 이상의 조건에서 추출량이 감소하는 것으로 미루어 초임계 이산화탄소의 압력 조건이 350 bar일 때 향기 성분을 가장 많이 추출할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 초임계 이산화탄소의 압력이 증가함에 따라서 커피의 향기 성분의 추출 양이 증가하는 경향을 나타내었다(Fig. 6). 먼저 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 향기 성분을 분석하였다.
- 4). 초임계 이산화탄소의 온도가 증가함에 따라서 커피의 향기 성분의 추출 양이 증가하는 것을 알 수 있었으며, 70℃에서 그 양이 최대로 추출되는 것을 볼 수 있었다. Linalo이은 온도가 40℃에서 5(TC로 증가함에 따라서 3.
- 2, 3, 5-TrimethyIpyrazine 외의 향기 성분들은 모두 80℃에서 가장 많이 추출되었으며 다섯 가지 향기 성분의 총량도 80℃ 에서 가장 많이 추출되었다. 초임계유체의 온도 변화에 따른 커피 향기 성분의 추출은 80℃에서 그 효율이 가장 높음을 알 수 있었다.
- 초임계 이산화탄소는 압력과 온도의 영향을 받아 밀도와 용해도가 변화하고 이로써 용해력이 변화하기 때문에, 압력과 온도의 최적화 실험을 하였다. 추출 후 product와 헤드스페이스의 향기 성분을 모두 분석하였고 그 결과 350 bar, 80℃의 조건에서 최대의 효율을 나타내었다. 또한 추출 시 헤드스페이스로 날아가는 향기 성분보다 product로 추출되는 향기 성분이 76.
- 하지만 400 bar로 압력을 올려주었더니 오히려 30% 감소하였고 450 bar로 압력을 더 증가시켰더니 42% 감소하였다. 추출양이 가장 많이 나온 350 bar 에서 헤드스페이스의 양과 초임계 이산화탄소로 추출한 커피 product의 양을 비교했을 때, product의 linalo이의 양이 130배 많은 것을 알 수 있었다. 2, 3, 5-Trimethylpyraanee 200 bar에서 250 bar로 압력을 증가시켰더니 그 양이 2배 증가하였고 350 bar 까지 1.
- 8). 커피 분말 1 g 을 기준으로 linalo이은 초임계 커피 음료에서 초임계 추출 과정을 거치지 않은 에스프레소보다 3.2배 더 증가한 것을 확인하였다. Trimethylpyrazinee 초임계 과정으로 1.
- 흡착제에 흡착된 초임계 커피 음료의 향 성분을 분석한 결과 모든 향기 성분이 초임계 과정을 거치지 않은 커피 음료 의향 성분보다 증가한 것을 확인했다(Fig. 8). 커피 분말 1 g 을 기준으로 linalo이은 초임계 커피 음료에서 초임계 추출 과정을 거치지 않은 에스프레소보다 3.
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