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제목 적심 과정에서 분쇄 커피와 물의 상호작용
작성자 커피리브레 (ip:)
  • 작성일 2017-02-23
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  • 조회수 283
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적심 과정에서 분쇄 커피와 물의 상호작용

 

원제 : Interactions of Water with Roasted and Ground Coffee in the Wetting Process Investigated by a Combination of Physical Determinations (2007)

 

저자 : MARIA-L. MATEUS, MARTINE ROUVET, JEAN-C. GUMY, REÄMY LIARDON

 

요약 :

본 연구는 분쇄 커피가 젖는 동안 물리적 변화를 관찰하기 위해 세 가지 보완 기술을 적용하였다. 주사전자현미경 관찰(SEM)에서는 커피 입자 내 액체 형태의 물이 있다는 간접적인 증거가 제시되었다. 외부와 연결되지 않은 공극이 있는 커피가 적셔질 때 나타나는 영향에 대해서는 헬륨 비중측정법을 사용하였다. 마지막으로, 커피가 적셔진 뒤 부풀어 오르는 동역학에 대해서는 입자 크기 측정법을 사용하였다. 일부 화합물은 수용성이라는 점을 이용하여 커피 세포 내에 액체 물이 있다는 것은 SEM 관찰을 통해 확인할 수 있는데, 여기서는 수분 함량이 다른 커피에 대해 조사하는 경우에 SEM 을 적용하였다. 커피 1그램당 물 1그램을 함유하고 있는 분쇄 커피의 경우 세포 내 액체 상태의 물은 지름 1.0밀리미터 이하의 입자 상태로 주변부에서만 관찰되었다. 막힌 공극은 수분 함량이 많을수록 점차 수가 줄어들었는데 이는 비중측정법으로 증명되었다. 커피 1그램당 물 1그램을 함유한 분쇄 커피의 경우, 외부와 연결되지 않은 공극은 그램 당 0.1세제곱센티미터 미만 크기였다. (마른 상태에서 측정하였을 때 외부와 연결되지 않은 공극들의 20% 미만) 외부와 연결되지 않은 공극들 수가 줄어드는 것은 물이 세포 내 공간을 채워 가는 때문이기도 하고 세포벽 중합체들이 가소화되면서 구조가 연화되어 헬륨이 더 많이 들어갈 수 있게 되기 때문이기도 하다. 구조체 내에 물이 갇히는 것에 대해서는 열량 측정계를 사용하여 상세 관찰하였다. 물이 얼 때 발생하는 흡열 피크 집중도 측정을 통해 커피 1그램 당 물 0.15그램은 얼지 않는 물, 즉 결합수로 나타났다. 마지막으로, 입자 크기 측정을 통해 커피 1그램당 물 1그램을 함유한 커피 입자의 평균 부피는 저고 나서 10-15분 후에 최대 20-23% 커지는 것으로 나타났다. 확산 모델에서의 팽창곡선에 맞추어 본 바, 커피 입자에서 수분 확산 계수 (초당 십만분의 2-3 제곱밀리미터) 를 얻어내었다. 관찰 결과값을 통해 젖은 커피가루에서의 물 동질성과 물리적 상태에 관한 정보를 얻을 수 있었고 추출 중의 질량이동기작에 대해 더 많이 알 수 있었다.

 

주요 내용 :

추출은 인스턴트 커피 제조의 핵심 공정으로서 이를 통해 수용성 물질, 휘발성 물질을 회수할 수 있음 ; 주요 성분의 추출 수율은 카페인 제거 공정 및 커피 음료 제조에 있어 중요하였음. 스피로 & 셀우드 (1984) 는 카페인 확산 계수를 80도에서 초당 만분의 2 제곱밀리미터, 물에서의 자유 확산은 초당 천분의 2 제곱밀리리터로, 활성화 에너지는 몰당 32킬로줄, 확산성 분산값은 2 미만으로 제시함. ; 카페인의 분산 계수가 커피 내부에서는 낮게 나오는 것은 물의 역류, 입자가 부풀어 오름, 타 수용성 물질과의 관련성, 내부 구조적 흐름 방해로 설명되며, 이미 부풀어 오른 커피콩의 경우 확산도는 크게 높아짐

 

커피를 물에 적시고 다시 말린 뒤 SEM 관찰 결과, 빈 공극과 세포벽이 명확히 드러났으며 물에 적셔진 커피입자의 경우 형태가 변한 것이 뚜렷이 나타남. 형태 변화는 물에 의한 팽창 현상이 그대로 남은 결과임. 확대 사진에서는 일부 액포가 남아 있는 것도 관찰됨 ; 커피 1그램당 물 1그램을 함유하였으며 20분간 90도로 안정화시킨 커피샘플의 경우 액체 물은 입자 주변부에만 나타남. 수분 함량이 커질 (1.5g/g) 경우 커피세포 대부분에 액체 물이 들어간 것으로 나타남.

 

헬륨 비중 측정을 통해, 입자 크기는 대략 100마이크로미터 미만으로 측정됨. 공극은 세포와 세포 사이의 빈 공간으로서 세포 크기가 20-50마이크로미터임을 감안하면 100마이크로 미만의 입자에서 세포끼리 뭉쳐 있는 부분은 거의 없을 것으로 생각됨 ; 가스가 통하지 않는, 막힌 공극 비율은 입자가 클수록(400마이크로미터에서 그램당 0.2세제곱센티미터, 1100마이크로미터에서 0.45세제곱센티미터) 또한 로스팅이 강할수록 높음. 수분 함량이 높아지면 수가 줄어들었음. 이는 물이 세포공간을 채우는 것 외에 커피구조의 연화 효과로 설명됨. ; 입자 크기가 400마이크로 미만일 때는 수분 함량 0.5g/g 인 경우 공극율이 줄어든 뒤 다시 약간 늘어나는 현상이 나타나는데 이는 입자 뭉침 현상 때문으로 보임.

 

물에 젖은 생중합체가 연화되는 것은 친수성 탄수화물 구조체로서의 특성, 중합체 사슬 공극이 쉽게 커질 수 있는 작은 분자 크기, 생중합체 사슬간 분자 상호 작용이 줄어들 수 있는 특성으로 인해 형태변화가 쉽고 유동성이 커지기 때문.

 

 

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