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반응표면분석법에 의한 원두커피의 최적 배전조건 설정

Optimization of Roasting Conditions for Coffee Beans by Response Surface Methodology

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.18 no.2, 2011년, pp.178 - 183  

박성진 (중앙대학교 인삼-산양삼연구센터) ,  문성원 (영동대학교 호텔외식조리학과) ,  이진 (천안연암대학 외식산업과) ,  김은정 (중앙대학교 스프츠과학부) ,  강병선 (천안연암대학 친환경원예과)

초록
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반응표면분석법에 의해 생두를 실험 조건인 $194.82^{\circ}C{\sim}250.00^{\circ}C$의 온도 범위에서 7.93~22.07분의 조건으로 커피원두를 배전하여 이화학적 분석, 물리적 특성, 관능검사 등을 실시하여 최적 조건을 설정하였다. 배전 정도가 커짐에 따라 직경, 길이, 두께 모두가 증가하여 전체적인 팽창률은 증가했지만, 겉보기 밀도의 변화는 그 차이가 적은 것으로 나타났다. pH는 증가하는 반면 총산도와 총페놀함량은 감소하는 경향을 나타내었으며, 고형분함량은 증가하는 유의성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 색도는 전체적으로 배전에 의해 갈색에서 검은색으로 변화하며 색도값이 감소하는 형태로 나타났다. 관능검사에 의해서는 전체적인 향과 맛에 따라 큰 차이를 보였으며 향이 배전 조건과 연관성이 높은 것으로 나타났다. 유의성을 나타낸 길이, 폭, 향, 고형분 함량과 총페놀함량으로 배전 조건을 설정한 결과, $225^{\circ}C$에서 20분간 배전하는 것이 본 연구 조건에서는 최적의 배전 조건으로 결정되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The consumer awareness concerning coffee beverages has increased in Korea. The objective of this study was to optimize the roasting conditions of coffee bean for consumer's attribute. The optimal roasting conditions for Colombian coffee beans were analyzed by using a central composite design with a ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 로스터기(Bistro 3030, Wood Stone Co, USA)를 사용하여 반응표면분석법에 의해 설정된 실험 조건인 194.82℃~250.00℃의 온도 범위에서 7.93~22.07분의 조건으로 배전하였다. 배전 후 분쇄기(HR2185, Philips, USA)를 이용하여 분쇄하였으며, 가정용 커피 메이커(Café Cino, Philips, USA)를 사용하여 커피를 추출하였다.
  • 배전 정도에 따른 색상차를 측정하기 위해 생두 및 볶은 커피를 갈아서 500 mesh의 체를 통과시킨 후, 분광색차계(JS-555, Color Techno Japan System Co, Tokyo, Japan)로 L, a, b를 10회 측정하여 평균값을 나타내었다
  • 07분의 조건으로 배전하였다. 배전 후 분쇄기(HR2185, Philips, USA)를 이용하여 분쇄하였으며, 가정용 커피 메이커(Café Cino, Philips, USA)를 사용하여 커피를 추출하였다.
  • 최적의 배전 조건을 설정하기 위해 유의성이 있는 반응으로 배전 후 원두의 길이와 폭, 관능검사 결과에 의한 색과 향, 페놀 화합물 양으로 최적 조건을 설정하였다(Table 5). 배전시간과 온도는 실험 범위 내에서 결정되도록 하였으며 배전 후 원두의 길이, 폭 그리고 관능검사 결과에 의한 색, 향과 페놀화합물 양의 목표치를 최대로 설정하여 최적치를 수치 최적화 분석법에 의해 추정하였다. 일반적인 배전 온도인 188~282℃과 배전시간 범위인 30분까지의 범위에 속하는 배전온도 225℃와 배전시간 20분이 본 실험조건 하에서의 최적 배전 조건으로 반응표면분석법에 의해 설정되었다(23).
  • 실험설계는 중심합성법에 의해 quadratic polynomial model로 설계하였으며 반응은 색도(L, a, b), 볶은 후 원두의 직경, 두께, 길이, pH, 산도, 겉보기 밀도, 총페놀함량, 관능적 기호도 검사(색, 향, 쓴맛, 신맛, 무게감, 여운)로 결정하였다. 요인으로서 볶음 시간은 최소 10분, 최대 20 분으로 볶음온도는 최소 200℃, 최대 225℃로 설정하였다.
  • 배전 방법에 의한 커피의 아미노산 함량과 향변화 등에 관한 연구(3), 카페인 함량 및 변화에 관한 연구(8), 탄수화물의 성분과 함량 변화(5) 등에 대해서 연구되어 있으나 일반 소비자의 취향에 적합한 커피의 배전 정도에 관한 연구는 거의 발표된 것이 없다. 이에 통계적 방법을 이용하여 소비자의 취향에 적합한 커피의 배전 조건을 결정하는 연구를 학술적 측면에서 수행하였다.
  • 배전 조건에 따라 색상(L, a, b값), 길이, 높이, 향, 고형분 함량이 의미 있는 수준으로 영향을 받는 것으로 나타났다. 최적의 배전 조건을 설정하기 위해 유의성이 있는 반응으로 배전 후 원두의 길이와 폭, 관능검사 결과에 의한 색과 향, 페놀 화합물 양으로 최적 조건을 설정하였다(Table 5). 배전시간과 온도는 실험 범위 내에서 결정되도록 하였으며 배전 후 원두의 길이, 폭 그리고 관능검사 결과에 의한 색, 향과 페놀화합물 양의 목표치를 최대로 설정하여 최적치를 수치 최적화 분석법에 의해 추정하였다.
  • 대학생 40명을 대상으로 커피의 기호도 조사를 실시하였다. 커피 메이커를 사용하여 추출한 커피액을 75℃로 조절하여 50 mL씩을 제공한 후, 색(color), 향(flavor), 쓴맛(bitterness), 신맛(sourness), 무게감(heaviness), 여운(finishness)의 6가지 항목을 5점 척도로 평가하였다. 평가 인원의 31명은 20대이며, 9명은 30대 이상이었다.

대상 데이터

  • 대학생 40명을 대상으로 커피의 기호도 조사를 실시하였다. 커피 메이커를 사용하여 추출한 커피액을 75℃로 조절하여 50 mL씩을 제공한 후, 색(color), 향(flavor), 쓴맛(bitterness), 신맛(sourness), 무게감(heaviness), 여운(finishness)의 6가지 항목을 5점 척도로 평가하였다.
  • 본 실험에 이용한 커피 원두는 2007년에 수확된 콜롬비아산 Arabica 품종(파티오 본니티오 #19)을 이용하였다.
  • 커피 메이커를 사용하여 추출한 커피액을 75℃로 조절하여 50 mL씩을 제공한 후, 색(color), 향(flavor), 쓴맛(bitterness), 신맛(sourness), 무게감(heaviness), 여운(finishness)의 6가지 항목을 5점 척도로 평가하였다. 평가 인원의 31명은 20대이며, 9명은 30대 이상이었다.

이론/모형

  • Table 5. Optimal constraint values obtained by a numerical optimization method.
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참고문헌 (23)

  1. Hernandez JA, Heyd B, Irles C, Valdovinos B, Trystram G (2006) Analysis of the heat and mass transfer during coffee batch roasting. J Food Eng, 78, 1141-1148 

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  15. Oosterveld A, Voragen AGJ, Schols HA (2003) Effect of roasting on the carbohydrate composition of Coffea arabica beans. Carbohyd Polym, 54, 183-192 

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  21. Borrelli RC, Visconti A, Mennella C, Anese M, Fogliano V (2002) Chemical characterization and antioxidant properties of coffee melanoidins. J Agric Food Chem, 50, 6527-6533 

  22. Lee JW, Shin HS (1993) Antioxidative effect of brown materials extracted from roasted coffee beans. Korean J Food Sci Technol, 25, 220-224 

  23. Mendes LC (2001) Optimization of the roasting of robusta coffee (C. canephora conillon) using acceptability tests and RSM. Food Quality and Preference, 12, 153-162 

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