카페인이 없는 커피, 디카페인의 원리

바쁜 일상에서 빠질수없는 '커피'

바쁜 현대인에게 빠질 수 없는 '커피'

1800년대 후반 국내에 유통되기 시작한 커피가 200여 년 만에 우리나라의 주된 음료로 떠올랐습니다. 평범한 직장인들의 대부분의 하루를 돌이켜보면 아침에 일어나 캡슐커피 한 잔으로 하루를 시작하고 출근 후에는 믹스커피, 점심을 먹은 후에는 직장동료들과 자연스레 인근 카페를 찾아 커피를 마시며 대화를 나누게 되는 모습을 보면 하루에 마시는 커피가 평균 3~4잔은 되는 것 같습니다.

농림축산식품부와 한국농수산식품유통공사가 최근 발행한 '가공식품 세분시장 현황·커피류 시장' 보고서와 통계청 등에 따르면 우리나라의 1인당 커피 소비량은 연간 400잔을 훌쩍 넘어섰다고 발표하였습니다.

보고서에 따르면 우리나라의 20대 이상 성인 1인당 연간 커피 소비량은 2014년에 이미 341잔을 기록했고, 2015년 349잔을 나타냈습니다. 또 통계청 조사 결과 지난해 1인당 연평균 커피 소비량은 428잔을 기록했다고 하네요.

국제커피기구(ICO)에 의하면 세계 커피 소비량 국가별 순위는 1위 미국, 2위 브라질 등에 이어 우리나라는 15위 전후를 기록하고 있다고 합니다.

이러한 커피에 포함되어있는 카페인으로 인해 불안감과 불면, 소화 이상, 빠른 심장박동 등의 부작용을 겪어 오히려 커피를 먹지 못하는 사람들도 늘어나고 있는데요. 요즘에는 이러한 고객들도 커피를 마실 수 있도록 카페인의 대부분이 제거된 디카페인 커피가 시장에 도입되었습니다. 이런 카페인이 없는 디카페인 커피는 어떤 원리로 만들어지는 걸까요?

 

카페인이 없는 디카페인 어떤 원리로 만들어질까?

커피콩 열매

커피 원두에서 카페인을 추출하여 제거하는 과정에서 알아야 할 세 가지 사항이 있습니다.

첫 번째로 로스팅된 후의 커피 원두는 디카페인화하기 어렵기 때문에 모두 로스팅되기 전인 커피콩 상태로 디카페인 과정을 거쳐집니다.

두 번째로 커피 원두를 이용하여 카페인을 걸러내는 과정에서 카페인 성분만을 선택하여 제거해 내기란 굉장히 까다롭고 어렵습니다. 다양한 방법을 연구하고 시도하였지만 부득이하게 커피의 좋은 향과 같은 의도하지 않은 성분 역시 같이 제거될 수 있습니다.

세 번째로 수용성 물질인 카페인은 디카페인화 하는 과정에서 선택적으로 카페인만을 제거하지 못하고 탄수화물, 단백질과 같은 다른 가용성 물질 또한 제거될 수 있기 때문에 아세트산에틸, 염화메틸렌, 이산화탄소 같은 용매의 도움을 필요로 합니다.

 

디카페인을 최초로 상업화한 '루드빅 로젤리우스'

출처: 위키백과 Ludwig Roselius

최초로 성공적인 상업화된 방식으로 디카페인 방법을 만든 독일의 한 커피 상공 루드빅 로젤리우스(Ludwig Roselius), 그는 1903년에 본인만의 디카페인 추출법을 만들어 내고 1906년에 '로젤리우스 과정'이란 이 방식에 대한 특허를 냈습니다.

'로젤리우스 과정'은 소금이 섞인 브라이언 용액에 벤젠을 용매로 카페인을 추출하는 방식인데 벤젠이 발암물질로 규정된 현대에는 더 이상 사용되지 않고 있습니다.

그렇다면 디카페인 커피를 지금은 어떻게 추출하고 있을까요?

현대에서 커피를 디카페인하는 방법은 크게 용매를 이용한 직접용매법, 간접용매법과 용매를 이용하지 않은 방법인 스위스워터 방법, 초입계 이산화탄소 추출법이 있습니다.

용매를 이용한 방법	용매를 이용하지 않은 방법
직접용매법	스위스워터 방법(SWP)
간전용매법	초임계 이산화탄소 추출법

 

용매를 이용한 디카페인화 방법

용매를 이용한 방법인 직접용매법과 간접용매법

1. 직접용매법

직접용매법에서는 커피 원두가 용매를 받아들일 수 있을 만큼구멍을 열기 위해 30분가량 수증기로 찐 후 아세트산에틸 혹은 염화메틸렌으로 10시간가량 세척되어 카페인을 없애는 용매들은 빠져나가고 다시 한번 쪄져서 남은 불순물이 없도록 하면 카페인은 제거됩니다.

 

2. 간접용매법

간접용매법에서는 커피콩의 기름과 특유의 향을 화학물질이 원두에서 분리되도록 하기 위해 커피 원두를 끓는 물에 충분히 적셔두어야 합니다. 어느 정도 시간이 지나면 커피 원두가 우러나온 물은 다른 용기에 별도로 보관하고, 커피 원두는 염화메틸렌 및 아세트산에틸 용매로 10시간 이상 세척됩니다. 세척과정 중 이 용매들은 카페인과 결합하고, 이후 열을 가함으로써 용매와 함께 결합된 카페인은 증발하게 됩니다. 이렇게 카페인이 분리된 커피 원두를 기존에 별도의 용기에 보관되었던 커피물에 다시 담가 커피콩의 기름과 특유의 향이 다시 흡수되도록 하면 간접 용매법을 이용한 디카페인 커피 원두가 탄생됩니다.

 

용매를 이용하지 않는 디카페인화 방법

 

1. 스위스워터 방법(SWP)

스위스에서 처음 개발된 SWP

1933년 처음 스위스에서 개발된 스위스워터 방법(Swiss Water Process)은 활성탄을 이용하여 카페인을 추출하는 방법으로 어떠한 화학 물질도 쓰지 않는 것으로 유명합니다. 스위스워터 방법은 Coffex S.A.라는 기업에서 1980년 상업적으로 쓰이기 시작하였고 1988년 커피 시장에 SWP라는 이름으로 불리게 되었습니다.

SWP는 이전의 용매를 이용한 직·간접용매법과는 다른 방법입니다. 가장 먼저, 커피 원두를 카페인 제거를 위해 아주 뜨거운 물에 넣습니다. 그다음, 원두가 담긴 뜨거운 물은 다공성의 활성탄 필터로 한 번 걸러지게 되는데 이 필터 때문에 커피 원두의 기름과 향은 걸러지지 않고 카페인만 걸러지게 됩니다. 그리하여 용매를 이용하지 않은 디카페인 커피 원두가 만들어집니다.

 

2. 초임계 이산화탄소 추출법

액체 이산화탄소를 이용한 추출법

이산화탄소를 이용한 방법은 가장 많이 쓰이는 카페인 추출방법으로 1970년대 독일의 한 커피회사 HAG에서 개발된 생두에서 카페인을 제거하는 방법입니다.

액체 이산화탄소를 이용하는 이 방법은 선택적으로 카페인만을 분리하여 잡아 모으게 됩니다. 먼저 커피콩을 압력을 가한 상태로 뜨거운 증기를 쐐 줍니다. 이렇게 하면 생두가 부풀어 표면적이 넓어져 카페인을 제거하기 쉬워지는데요. 이렇게 부푼 커피콩을 높은 압력과 온도의 액체이산화탄소에 담굽니다. 액체 이산화탄소가 커피콩에 스며들어 카페인을 99%까지 용해하고 용해된 카페인은 활성탄소를 이용해 분리와 제거를 하게 됩니다.

2021.03.14 - [Information/잡학사전] - 현대인의 바쁜 일상에서 빠질수없는 커피의 유래