디카페인 커피란? Decaffeinated Coffee

  카페인 제거는 커피 콩, 코코아, 찻잎 및 기타 카페인 함유 물질에서 카페인을 제거하는 것입니다. 디카페인 음료는 일반적으로 원래 카페인 함량의 1-2%, 때로는 20%까지 포함합니다. 디카페인 제품은 일반적으로 decaf라고 합니다.

 

커피에서 카페인 제거

  Friedlieb Ferdinand Runge는 시인 괴테가 벨라돈나 추출물에 대한 그의 연구에 대해 듣고 커피 콩에 대한 분석을 요청한 후 1820년에 커피 콩에서 순수한 카페인을 처음으로 분리했습니다. Runge는 화합물을 분리할 수 있었지만 카페인 자체의 화학에 대해 많이 배우지 못했고 카페인이 제거된 커피를 생산하기 위해 상업적으로 공정을 사용하려고 하지 않았습니다.

 

카페인 제거 과정

  커피의 카페인 제거에는 다양한 방법이 사용될 수 있습니다. 이러한 방법은 로스팅 전에 이루어지며 디클로로메탄 또는 에틸 아세테이트, 초임계 CO2 또는 물과 같은 유기 용매를 사용하여 콩에서 카페인을 추출하면서 향미 전구체를 가능한 한 원래 상태에 가깝게 남길 수 있습니다.

 

 

직접 제거 방법

  상업적으로 성공한 최초의 카페인 제거 공정은 1903년 독일 상인 루트비히 로젤리우스와 동료들에 의해 발명되었습니다. 루트비히가 우연히 바닷물에 담근 커피 콩 화물이 맛을 잃지 않고 대부분의 카페인 함량을 잃은 것을 관찰한 후였습니다. 이 공정은 1906년에 특허를 받았으며 다양한 산 또는 염기로 커피 콩을 찌고 벤젠을 용매로 사용하여 카페인을 제거하는 과정이 포함되었습니다. 이러한 방식으로 카페인을 제거한 커피는 대부분의 유럽에서 회사 이름 Kaffee Handels-Aktien-Gesellschaft(Coffee Trading Company)의 이름을 따서 Kaffee HAG로, 프랑스에서는 Café Sanka로, 나중에 미국에서는 Sanka 브랜드 커피로 판매되었습니다. Café HAG와 Sanka는 이제 Kraft Foods의 세계적인 브랜드입니다. Roselius가 처음 개발한 방법과 유사한 방법이 계속해서 지배적이었고 때로는 직접 유기 용매 방법으로 알려져 있습니다. 그러나 벤젠(오늘날 발암 물질로 인식됨)과 관련된 건강 문제로 인해 상업용 공정에서는 이제 디클로로메탄 또는 에틸 아세테이트와 같은 대체 용매를 사용합니다. 볶지 않은(녹색) 콩은 먼저 찐 다음 카페인을 추출하는 용매로 헹구고 다른 구성 요소는 크게 영향을 받지 않습니다. 카페인 함량이 요구되는 기준(미국 기준에 따라 97%의 카페인이 제거되거나 EU 기준에 따라 질량 기준으로 99.9%의 카페인이 제거됨)을 충족할 때까지 이 과정을 8~12회 반복합니다.

 

간접 제거 방법

  Roselius 방법의 또 다른 변형은 간접 유기 용매 방법입니다. 이 방법은 원두를 직접 처리하는 대신 먼저 뜨거운 물에 몇 시간 동안 담가두었다가(본질적으로 강한 커피 한 잔을 만드는 것) 제거하고 남은 물을 용매로 처리하여 물에서 카페인을 추출합니다. 다른 방법에서와 마찬가지로 카페인은 간단한 증발에 의해 유기 용매에서 분리될 수 있습니다. 동일한 물이 새로운 원두 배치로 이 2단계 프로세스를 통해 재활용됩니다. 물과 콩은 카페인을 제외하고 유사한 조성을 갖는 여러 사이클 후에 평형에 도달합니다. 이 시점 이후에는 카페인이 원두에서 제거되는 유일한 물질이므로 커피 강도나 다른 향미가 손실되지 않습니다. 이 과정의 초기 단계에서 물이 사용되기 때문에 간접 방법의 카페인 제거는 때때로 "물 처리"라고 합니다. 이 방법은 1941년에 처음 언급되었으며 사람들은 유기 용매의 사용을 피하는 방식으로 물에서 카페인을 처리하는 방법을 찾아 프로세스를 보다 "자연스럽고" 진정한 수성 프로세스로 만들기 위해 많은 노력을 기울였습니다.

 

스위스 워터 공정

  커피에서 카페인을 제거하는 또 다른 방법은 스위스 워터 프로세스입니다. 이 공정은 유기 용제를 사용하지 않고 대신 물만 사용하여 콩을 디카페인하는 기술입니다. 이 기술은 1933년 스위스에서 처음 개발되어 1980년 Coffex S.A.에서 상업화되었습니다. 스위스 워터 프로세스는 1988년 캐나다 브리티시 컬럼비아 주 버나비의 Swiss Water Decaffeinated Coffee Company에서 도입되었습니다.

 

  이 과정은 카페인 추출 메커니즘을 위해 그린 커피 추출물(GCE)을 사용합니다. 생두 추출물은 생두를 뜨거운 물에 불린 후 활성탄 필터로 여과하여 카페인 분자를 제거하여 얻은 카페인을 제외한 생두의 수용성 성분을 함유한 용액입니다. 카페인과 다른 성분을 모두 포함하는 생두를 GCE 용액에 첨가하면 GCE와 생두 사이의 구배 압력 차이로 인해 카페인 분자가 생두에서 GCE로 이동합니다. GCE는 생두의 다른 수용성 성분으로 포화되어 있기 때문에 카페인 분자만 GCE로 이동합니다. 다른 수용성 커피 성분은 생두에 남아 있습니다. 그런 다음 새롭게 카페인이 풍부한 GCE 용액을 활성탄 필터를 통과하여 다시 카페인을 제거하는 과정을 반복합니다. 연속 배치 프로세스는 최종 잔류 디카페인 목표를 달성하는 데 8-10시간이 걸립니다. 저명한 식품 엔지니어인 Torunn Atteraas Garin도 커피에서 카페인을 제거하는 공정을 개발했습니다.

 

트리글리세리드 공정

  커피 생두를 뜨거운 물/커피 용액에 담가 커피 콩 표면에 카페인을 끌어들입니다. 다음으로, 원두는 다른 용기로 옮겨지고 사용된 커피 찌꺼기에서 얻은 커피 오일에 담그고 담가둡니다.

 

  몇 시간의 고온 후에 오일의 중성지방은 커피콩에서 카페인을 제거하지만 향미 요소는 제거하지 않습니다. 콩은 기름에서 분리되어 건조됩니다. 카페인은 오일에서 제거되며, 이 오일은 콩의 다른 배치에서 카페인을 제거하는 데 재사용됩니다. 이것은 카페인을 제거하는 직접 접촉 방법입니다.

 

초임계 CO2 공정

  식품 과학자들은 또한 카페인 제거 수단으로 초임계 이산화탄소를 사용했습니다. 막스 플랑크 연구소의 과학자인 Kurt Zosel이 개발한 이 제품은 임계점 이상으로 가열되고 가압된 CO2를 사용하여 카페인을 추출합니다. 이 과정에서 생두를 찐 후 고압 용기에 넣습니다. 물과 이산화탄소의 혼합물은 300atm 및 65°C에서 용기를 통해 순환됩니다. 이 온도와 압력에서 CO2는 기체와 액체의 중간 성질을 갖는 초임계 유체입니다. 카페인은 CO2에 용해됩니다. 추출된 커피의 풍미에 기여하는 화합물은 대부분 CO2에 용해되지 않으며 원두에 남아 있습니다. 별도의 용기에서 추가 물로 카페인을 CO2에서 제거합니다. 그런 다음 CO2는 압력 용기로 재순환됩니다.

© pothead_coffee, 출처 Unsplash

디카페인 커피의 카페인 함량

  제품 품질을 보장하기 위해 제조업체는 카페인 농도가 상대적으로 낮은지 확인하기 위해 새로 카페인을 제거한 커피 콩을 테스트해야 합니다. 미국 기준에 따르면 최소 97%의 카페인 함량 감소가 요구됩니다. 캐나다에서 디카페인 커피에는 0.1% 미만, 디카페인 인스턴트 커피에는 0.3% 미만의 카페인이 있습니다. 이를 위해 많은 커피 회사에서 고성능 액체 크로마토그래피를 선택하여 커피 콩에 남아 있는 카페인 양을 정량적으로 측정합니다. 그러나 HPLC는 비용이 많이 들 수 있기 때문에 일부 커피 회사에서는 근적외선 분광법과 같은 다른 방법을 사용하기 시작했습니다. HPLC는 매우 정확하지만 NIR 분광법은 훨씬 빠르고 저렴하며 전반적으로 사용하기 쉽습니다. 마지막으로, 잔류 카페인을 정량화하는 데 일반적으로 사용되는 또 다른 방법은 자외선-가시광선 분광법을 포함하며, 이는 CO2가 UV-Vis 범위에서 흡수하지 않기 때문에 초임계 CO2를 포함하는 카페인 제거 공정에 매우 유리할 수 있습니다.

 

  커피숍에서 준비된 디카페인 커피 10개 샘플에 대한 통제된 연구에 따르면 일부 카페인이 남아 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 디카페인 커피 14~20잔에는 일반 커피 1잔과 같은 양의 카페인이 들어 있습니다. 473ml의 커피 샘플에는 8.6mg에서 13.9mg 범위의 카페인이 포함되어 있습니다. 인기 있는 디카페인 커피 브랜드에 대한 또 다른 연구에서 카페인 함량은 3mg에서 32mg까지 다양했습니다. 일반 커피 237ml에는 95~200mg의 카페인이 들어 있고 코카콜라 355ml에는 36mg이 들어 있습니다.

 

  이 두 연구 모두 매장에서 양조한 커피의 카페인 함량을 테스트했으며, 카페인이 제대로 제거되지 않은 커피보다는 제공되는 일반 커피에서 카페인이 잔류할 수 있음을 시사합니다.

 

디카피토 Decaffito

  2009년 현재까지 카페인을 함유하지 않은 커피콩 재배를 향한 진전은 계속되고 있다. "디카피토"라는 용어는 이러한 유형의 커피를 설명하기 위해 만들어졌으며 브라질에서 상표가 붙었습니다.

 

  디카페인 커피에 대한 전망은 2004년에 보고된 자연적으로 카페인이 없는 Coffea charrieriana의 발견으로 나타났습니다. 이 커피는 카페인 합성효소 유전자가 결핍되어 있어 테오브로민을 카페인으로 전환하는 대신 축적하도록 합니다. 이 특성은 C. charrieriana와 교배하여 다른 커피 식물로 번식하거나 일반 커피 식물에서 카페인 합성효소 유전자를 제거함으로써 동등한 효과를 얻을 수 있습니다.