12. 디카페인 커피(Decaffeinated coffee)의 카페인 함량과 가공법

디카페인 커피(Decaffeinated coffee)

디카페인 커피(Decaffeine coffee)를 알아보기에 앞서 요즈음 현대인들이 커피를 주로 마시는 이유는 무엇일까? 필자는 다음과 같이 생각한다. 첫 번째, 아침에 커피 한 잔 또는 식후에 커피를 마시는 것이 하나의 문화이자 삶의 일부가 되었다. 두 번째, 커피가 함유한 카페인(Caffeine)을 섭취함으로써 바쁜 일상을 살아가기 위한 에너지 부스터가 되기 때문이다. 이 외에도 커피를 마시는 다양한 이유가 있을 것이다. 특히, 최근 커피의 재배 방법과 가공 기술이 발전함에 따라 커피는 단순히 쓴맛을 내는 음료가 아닌 다채로운 맛과 향을 가진 일종의 기호품이 되었다. 그리고 커피를 좋아하지만 카페인으로 인해 밤잠을 못 이루는 사람들을 위해 카페인이 제거된 디카페인 커피가 주목받고 있다. 처음 카페인이 제거된 커피가 출시 되었을 때 디카페인 커피에서 느껴지는 특유의 나무껍질 같은 맛과 화학약품 같은 맛을 잊을 수 없다. 그러나 카페인 제거 기술이 발달하면서 커피가 가진 고유의 맛과 향은 보존하고 카페인만 선택적으로 제거된 커피가 만들어지고 있다. 카페인이 없는 커피를 기호에 맞게 즐길 수 있어 매우 좋은 소식이 아닐 수 없다. 이번 피드를 통해 디카페인 커피의 특징과 가공 방법에 대해 알아보자.

12.1 디카페인 커피의 카페인 함량?

많은 사람이 디카페인 커피라고 하면 카페인이 완전히 제거된 커피로 생각한다. 하지만 디카페인 커피라고 해서 카페인이 100% 제거된 것은 아니다. 디카페인 커피를 정의하는 기준은 국가마다 약간의 차이가 있다. 미국 농무부(USDA, United States Department of Agriculture) 기준에 따르면 약 97%의 카페인이 제거되어야 디카페인으로 정한다. 그리고 유럽연합(EU) 기준으로는 99% 이상 제거가 되어야만 디카페인 커피로 정의한다.

또한, 한국 식품의약품안전처 기준에 따르면 우리나라의 디카페인의 기준은 카페인이 90% 이상 제거된 것으로 정의한다. 예를 들어 스타벅스 아메리카노 톨 사이즈는 12oz로 더블 샷이 들어가며 카페인 함량은 약 150mg이다. 동일한 사이즈의 디카페인 아메리카노의 경우 카페인 함량은 약 10mg으로 카페인 제거 비율은 약 93%이다. 

 

12.2 유기화학용매를 이용한 방식(Solvent based process)

유기화학용매를 사용하는 공정은 특정 용매를 통해 카페인을 선택적으로 제거하는 방법으로 염화메틸(Methylene chloride)과 아세트산 에틸(Ethyl acetate)이 용매로 사용된다. 이 공정은 용매와 생두가 직접 접촉하는 직접방식과 직접 접촉하지 않는 간접방식으로 분류된다. 

1) 직접방식(Direct Process)

직접방식은 생두에 강한 압력을 가함과 동시에 증기를 쐬어 생두의 흡기공을 열고 수분 함량을 10%에서 약 40% 수준으로 끌어올린다. 이는 커피 생두의 조직을 부풀려 표면적을 넓히고 카페인이 효과적으로 제거될 수 있도록 하는 과정이다. 이후 다시 가압한 상태에서 용매의 끓는점인 약 40도의 온도를 맞추고 약 10시간 동안 용매로 생두를 씻어낸다. 다음으로 증기를 다시 쐬어 생두에 잔류해 있을 수 있는 미량의 용매를 휘발시켜 제거한다. 참고로 생두에 미량의 용매가 남아있어도 약 200도 이상 고온의 로스팅과 약 90도 이상의 뜨거운 물에 의한 추출로 우리가 마시는 커피에 용매가 남아있을 가능성은 거의 없다고 볼 수 있다.

2) 간접방식(Indirect Process)

간접방식은 생두와 용매가 직접 접촉하지 않는다. 먼저 생두를 뜨거운 물에 담가 커피가 가진 성분들을 추출한다. 이때 커피에서는 카페인을 포함한 커피가 가진 수많은 향미 성분들이 추출된다. 이후 생두를 건져 내고 이 물에 용매를 넣어 섞어주고 카페인을 제거한다. 카페인 성분과 결합한 용매는 가열되면 증발하게 된다. 이후 카페인이 제거된 물을 재사용하여 생두를 넣고 우린 후 용매제를 넣어 카페인을 제거한다. 이 방법을 반복하게 되면 액체는 카페인이 제거된 다른 성분들로 포화상태가 된다. 마지막으로 생두를 포화상태인 물에 담가두게 되면 생두는 성분들을 재흡수하게 된다. 

 

12.3 스위스 워터 가공(Swiss Water Process)

스위스 워터 방식은 스위스에서 1930년대 초 최초로 개발된 방식으로 GCE(Green Coffee Extract)라고 하는 생두추출물을 이용한 대표적인 디카페인 추출법이다. 비교적 커피의 향미 성분이 많이 소실되고 화학 약품이 사용되는 용매법과는 다르게 커피 본연의 특징을 유지하면서 화학 약품을 일절 사용하지 않고 카페인을 선택적으로 제거하는 방법이다. 생두를 먼저 뜨거운 물에 넣어 커피의 수용성 물질과 카페인을 추출한다. 이때 뜨거운 물을 사용하는 이유는 실온에서 카페은 물 100mL당 약 2.2g이 녹아 나오지만, 끓는 물에서는 약 30배 정도 더 잘 녹기 때문이다. 이후 해당 용액을 활성탄소(Activated Charcoal)에 통과시키면 분자량이 큰 카페인은 제거되고 생두의 가용성 성분이 밀집된 생두추출물이 만들어지게 된다. 새로운 생두를 이 생두추출물에 접촉시키게 되면 다른 가용성 성분은 평형을 이루므로 카페인만 선택적으로 빠져나오게 된다. 이 과정을 통해 생두의 카페인은 제거된다. 이후 카페인을 함유한 생두추출물은 활성탄소를 거쳐 카페인을 제거하고 재사용된다. 

12.4 이산화탄소를 이용한 가공(CO2 Process)

이산화탄소를 이용한 방식은 다른 말로 초임계유체 추출(Supercritical fluid extraction)이라고 한다. 초임계유체 상태의 이산화탄소는 물과 비교했을 때 약 80%의 밀도와 7% 수준의 점도를 가지고 있어 생두에 세밀한 침투가 가능하다. 이산화탄소를 사용할 때의 장점은 무색무취이므로 향미 변질의 우려가 적고, 화학제품을 사용하지 않으며, 생두에 잔류하지 않기에 커피 품질을 비교적 온전하게 보존할 수 있다는 점이다. 이 공정을 위해 먼저 생두를 깨끗이 세척하고 물과 증기를 이용해 생두를 충분히 불려 표면적을 늘린다. 이후 스테인리스 스틸 용기와 같은 추출 통(Extraction Vessel)에 생두를 넣어 밀봉하고 초임계 이산화탄소를 강한 압력(약 1,000psi)으로 주입한다. 초임계 이산화탄소는 생두에 침투하면서 카페인을 용해시키고 추출통과 연결된 흡수 통으로 들어간다. 기압이 낮은 흡수 통에서는 이산화탄소가 기체 상태가 되면서 카페이 분리된다. 여기서 만들어진 기체 상태의 이산화탄소는 다시 흡수 통에서 초임계 상태가 되어 디카페인 공정에 재사용된다. 

 

 

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