본문 바로가기

커피리브레

장바구니

아카이브

ARCHIVE

아카이브

제목
레포트 | 로스팅, 분쇄, 보관이 커피의 열역학 성질 및 등온 흡습성에 미치는 영향 (2015)
날짜
2018-05-16 17:32:44
조회
212

본문

로스팅, 분쇄, 보관이 커피의 열역학 성질 및 등온 흡습성에 미치는 영향 (2015)

원제 : ROASTING, GRINDING, AND STORAGE IMPACT ON THERMODYNAMIC PROPERTIES AND ADSORPTION ISOTHERMS OF ARABICA COFFEE

 

저자 : Gabriel Henrique Horta de Oliveira, Paulo Cesar Corréa, Ana Paula Lelis Rodrigues de Oliveira, Fernanda Machado Baptestini, Gullermo Asdrúbal Vargas-Elías

 

요약 :

  본 연구는 로스팅, 분쇄, 보관에 따른 커피의 수분 흡수 변화를 측정한 것이다. 생두 (아라비카종)를 중약과 중강의 두 가지로 로스팅하였다. 분쇄는 가늘게(0.59mm)와 중간(0.84mm) 및 굵게(1.19mm) 크기로 하였고 원두 대조군 또한 준비해 두었다. 샘플을 폴리프로필렌 봉지에 담아 온도를 달리 하여 (10, 30) 보관하면서 0, 30, 60, 120, 180일째에 수분 함량과 수분 활성도를 분석하였다. 커피의 수분 흡수 과정에 관한 수학적 모델링, 열역학적 속성을 찾아내었다. 결론적으로, 모든 로스팅 정도에서, 입자 크기는 커피의 수분 함량에 유의한 영향을 미치지 못하였다. 원두의 흡습성을 잘 반영해 주는 가장 좋은 모델은 Sigma-Copace 모델이었다. 수분 함량이 줄어들면 흡수 편차 엔탈피와 흡수 엔트로피가 커지고 깁스 자유 에너지가 커진다.

 

주요 내용 :

 - 커피의 흡습성과 보관

  농산물 보존은 식량안전보장, 매매 수익성 증대, 유통망에서의 사회적 안전을 위해 필요함

  커피 보관 시 주변 환경 - 온도와 상대 습도 - 은 커피의 수분 활성도에 영향을 미치고 이로써 커피와 주변 환경 사이의 물 교환 정도에 영향을 미침

  Robertson (1993) : 커피가루는 자체 수분 함량이 적기에 수분을 흡수할 수 있으며, 수분을 흡수하면 뭉쳐져 보관과 추후 공정이 어려워짐. 커피가루의 뭉쳐짐은 수분 함량 7-8%에서 일어남.

  보관환경 외에 가루 크기와 로스팅 정도 또한 커피의 흡습성에 영향을 미치며 그렇기에 커피가루의 뭉쳐짐 현상도 영향을 받음

  ** 커피제품의 보관 기간은 수분 활성도가 0.1 올라갈 때마다 최대 60%씩 감소함.

 

- 커피의 흡습성과 가공 요인 :

  커피 분쇄는 제품의 표면적을 넓혀 추출을 용이하게 하는 것을 목적으로 함.

  분쇄를 통해 커피와 주변 환경 간의 접촉면이 커져 수분 이동성이 높아지기에 분쇄는 흡습성에 직접적으로 영향을 미침

  Baptestini (2011) : 120일 보관시, 입자 크기가 작을수록 수분 활성도는 높아짐.

  Andueza (2003) : 분쇄로 인해 커피조직과 세포가 부서지면서 향을 내는 휘발성 성분이 방출되기 쉬워짐.

  로스팅 정도는 최종 수분 함량에 영향을 미치기에 흡습성에 영향을 미침.

  Bicho (2011), Schmidt (2008) : 고온에서 보다 오래 볶은 커피는 수분 함량이 더 낮음

  Nedesny and Budryn (2003) : 중 로스팅을 넘어가면 수분 함량은 거의 비슷하거나 오히려 약간 높아짐. 이는 마이야르 반응으로 인해 물이 상당량 방출되기 때문

 

- 흡습성에 관한 분류 :

  물 흡수로 인해 방출되는 에너지량은 수분 함량이 적을 때 더 큼

  Brunauer (1945) 식 분류에 따를 경우, 원두와 분쇄 커피 모두 III형 등온 흡습 곡선을 따르는데 이 유형은 결정 성분이 있는 식품에서 나타나는 것임. 커피에서 결정 성분으로는 퀸산, 카페인산, 페놀이 있음. 이 유형은 특정 수분 활성도 수치가 되기 전까지는 수분량 증가가 미미함

 615ef4628d4eff32f073c3e34bb6ea52_1526459562_1822.png 

 

- 실험과 결과 :

  보관 온도는 커피 품종과 입자 크기에 관계 없이 원두의 흡습성에 영향을 미침

  보관 온도가 상승할 경우, 상대습도(또는 수분 활성도)가 높아져야 수분 평형이 이루어짐. / 보관 온도가 상승할 경우 분자 진동량이 커지면서 분자간 거리가 멀어짐 - 분자간 결합 안정성이 낮아짐

  Palipane and Driscoll (1992) : 온도가 높아지면 물 분자의 에너지 수준이 높아지고 열역학적으로 불안정해지면서 물과 물이 흡수된 부분 사이의 결합력이 깨어짐 - 이로 인해 제품의 수분 함량은 남자임.

  Al-Muhtaseb (2004) : 수분 함량이 적을 때는 극성을 띄면서 교환 에너지가 높은 흡습 부분이 많은 상태이지만, 점차 물로 이루어진 단분자층이 덮어 감

  Wang and Brennan (1991) : 물 분자가 지속적으로 결합하면서, 흡습 부분의 교환 에너지는 감소하게 되고 흡수 편차 엔탈피도 낮아지는 것임

 

  보관 온도가 낮아지는 경우, 상대습도가 일정하다면 평형 수분 함량은 낮아짐 / 평형 수분 함량이 낮아지는 것은 물 흡수로 인해 방출된 에너지가 커지는 것과 관련 있음 - 이 관련성은 중-약 로스팅에서 두드러짐 

 

  수분 활성도가 높아질수록 평형 수분 함량은 크게 높아지며 이는 특히 중-강 로스팅에서 뚜렷함

  -약 로스팅보다는 중-강 로스팅에서 흡습성이 높음. -약 로스팅이 물 흡수 부분 또는 극성을 띄는 부분이 많다는 의미.

 

  Vigano (2012) : 흡수 편차 엔탈피가 크면 교환 에너지도 크고 물 분자의 이질성도 커짐, 이러한 물질은 상대 습도 변화에 더 큰 영향을 받게 됨.

 

  -강 로스팅에서는 분쇄 크기와 관계 없이 흡습 편차 엔탈피가 일정하였음. 다만 분쇄 커피와 원두 커피 사이의 엔탈피 형태는 다름. / -약 로스팅에서는 분쇄 크기에 따라서 흡습 편차 엔탈피 변화 형태가 각각 다름

 

  수분 함량이 증가할 경우 흡수 편차 엔탈피가 순수한 물의 잠열 수준에 가까워짐. 이는 물이 흡수된 부분에서 물이 포화되어 있음을 나타냄. / 흡습 편차 엔트로피는 물 흡수 부분의 수에 비례함 - 수분 함량이 많아지면 물 흡수 부분이 물로 포화되면서 물 흡수력이 떨어짐 - 점차 엔트로피 값이 순수한 물에 가까워짐

 

참조 :

 깁스 자유 에너지 : 항온 정압 조건의 열역학적 계에서 얻을 수 있는 에너지

 

인용 (MLA) :

 de Oliveira, Gabriel Henrique Horta, et al. "Roasting, grinding, and storage impact on thermodynamic properties and adsorption isotherms of arabica coffee." Journal of food processing and preservation 41.2 (2017).

 

댓글 0

등록된 댓글이 없습니다.