암적색 및 암갈색 천연 코코아의 제조방법

암적색 및 암갈색 천연 코코아의 제조방법 {PROCESSES FOR PRODUCING DARK RED AND DARK BROWN NATURAL COCOA}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2013년 6월 25일에 출원된 미국 가출원 번호 제 61/839,094호의 우선권을 주장하고, 이의 전체 내용은 참조로 포함된다.

기술분야

본 발명은 천연 코코아 생성물의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 코코아 액(cocoa liquors), 코코아 분말을 포함하나 이에 한정되지 않는 천연 코코아 생성물, 및 이러한 코코아 생성물을 포함하는 식품에 관한 것이다.

코코아 콩(Cocoa bean) 처리 과정은 수확한 콩을 발효시키는 단계, 콩을 건조하는 단계, 콩의 겉껍질을 벗겨 떡잎(nibs)을 생성하는 단계, 떡잎을 멸균하는 단계, 떡잎을 볶는 단계, 떡잎을 코코아 액으로 분쇄하는 단계, 및 임의로 코코아 액을 압축하여 코코아 버터 및 코코아 분말을 얻는 단계를 포함한다.

통상적으로, 천연 코코아 생성물은 담갈색(light brown)이고 5.1 내지 6.0 범위의 pH를 가진다. 헌터랩 색차계(Hunterlab colorimeter)로 측정된 30 그램의 물에서 10 그램의 천연 코코아의 일반적인 L-값은 20 이상이고, a- 및 b- 값은 8.5 이상이다.

코코아 생성물의 색이 더 진하고 더 붉어지게 하기 위하여, 알칼리화 공정에서 특정 양 및 특정 유형의 알칼리를 가한다. 알칼리화는 코코아 생성물이 특정 양의 수분, 특정 온도, 임의로 압력 하에, 특정 시간 동안 알칼리화되는 경우의 공정이다. 알칼리화 공정은 나트륨, 칼륨, 암모늄, 또는 마그네슘의 수산화물 또는 탄산염, 예를 들어, 탄산 칼륨(K ₂ CO ₃ )의 존재 하에 발생할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 알칼리화 공정은 물에서 코코아 분말의 맛, 색, 및 용해도를 변경한다.

현재 상용화 수요는 코코아 제조업자에게 광범위한 색, 맛, 또는 둘 다의 코코아 생성물을 제조할 것을 요구하고 있다. 각 제조업자는 처리 조건, 예를 들어 온도, 수분 함량, 처리 시간, 및 pH의 조작이 제조되는 코코아 분말의 색 및 맛에 영향을 미칠 것이라고 이해하는 반면, 지속적으로 바람직한 색, 맛, 또는 둘 다의 코코아 생성물을 제조하는 방법에 관하여는 일반적인 의견 일치가 없다.

알칼리화 공정을 사용하여 더 진하고 및/또는 더 붉은 코코아 생성물을 제조할 수 있는 동안, 알칼리화제의 존재는 이러한 코코아 생성물의 표지(labeling)에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 알칼리화 코코아 생성물은 "알칼리로 처리된" 것으로 종종 표지된다. 따라서, 알칼리화제의 존재는 이러한 코코아 생성물이 "천연"으로 간주될 수 없다는 것을 의미하며, 소비자들은 "모두 천연" 생성물을 요구하고 있다. 일부 천연 코코아 생성물이 존재하지만, 그들 대부분은 담갈색이다.

따라서, 아직까지 "천연"으로 간주되는, 알칼리화 코코아 생성물의 색을 갖는 코코아 생성물에 대한 필요성이 증가하고 있다.

각각의 다양한 실시예에서, 본 발명은 이러한 필요성을 수행하도록 도와주고, 알칼리화 코코아 생성물의 색을 갖는 "천연" 코코아 생성물의 제조방법을 기재한다. 또한, 본 발명은 이러한 방법에 의해 제조된 천연 코코아 생성물을 기재한다.

일 실시예에서, 진한 천연 코코아의 제조방법은 코코아 떡잎(cocoa nibs), 코코아 콩, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 코코아 생성물을 물과 혼합하는 단계, 코코아 생성물과 물을 적어도 85℃의 온도로 가열하는 단계, 코코아 생성물을 건조하는 단계, 및 코코아 생성물을 분쇄하여 코코아 액을 제조하는 단계를 포함한다. 코코아 생성물은 공정 동안 알칼리화되지 않는다.

다른 실시예에서, 천연 코코아 생성물은 약 9 내지 약 26의 L-값, 약 14 내지 약 29의 C-값, 약 40 내지 약 57의 H-값, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 색가(color value)를 가진다. 또한, 천연 코코아 생성물은 약 6 미만의 pH를 가진다.

일 실시예에서, 진한 천연 코코아를 제조한다. 상기 코코아는 암적색 또는 암갈색일 수 있다. 상기 코코아는 코코아 떡잎, 탈-껍질화(de-shelled) 코코아 콩, 코코아 액, 코코아 케이크, 또는 코코아 분말일 수 있다.

다른 실시예에서, 진한 천연 코코아의 제조방법은 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합을 물과 혼합하는 단계, 및 혼합물을 적어도 85℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합을 건조하는 단계, 및 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합을 분쇄하여 코코아 액을 제조하는 단계를 더 포함한다. 코코아 생성물은 알칼리화되지 않는다. 물에서 코코아 케이크의 수분은 약 35% 및 약 40% 사이일 수 있다. 또한, 물 및 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합은 약 90℃ 및 130℃ 사이의 온도, 또는 약 90℃ 내지 약 120℃의 온도로 가열시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합 및 물은 압력, 예를 들어 적어도 0.5 Bar 및 심지어 약 4 Bar까지 압력을 받을 수 있다. 코코아 떡잎, 코코아 콩, 또는 이의 조합은 약 0 내지 300분 동안 또는 약 30 내지 약 240분 동안 반응시킬 수 있다.

코코아 생성물을 건조시키고, 임의로 코코아 액으로 분쇄할 수 있다. 상기 코코아 액을 코코아 버터 및 코코아 케이크로 압축할 수 있다. 또한, 코코아 케이크를 코코아 분말로 분쇄할 수 있으며, 200 메쉬 스크린을 통과하여 최소 98%의 분말도(fineness)를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 코코아 생성물은 카메룬 원산지(Cameroon origin), 아이보리 코스트 원산지(Ivory Coast origin)일 수 있으며, 다른 실시예에서는, 다른 원산지일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 떡잎, 탈-껍질화 콩, 또는 이의 조합은 멸균된다.

또 다른 실시예에서, 코코아 생성물은 볶아질 수 있다. 볶아진 코코아 생성물을 분쇄하여 코코아 액을 제조할 수 있다. 상기 코코아 액은 코코아 버터 및 코코아 압축케이크로 분리될 수 있고, 또는 상기 코코아 액은 탈지(defatted)될 수 있다. 상기 코코아 압축케이크는 코코아 분말로 더 분쇄될 수 있다. 이 방법은 진한 색을 갖는 천연 코코아 생성물을 생성하고, 이러한 코코아 생성물은 매우 적색, 갈색 및 적갈색일 수 있다.

다른 실시예에서, 본 발명의 천연 코코아 생성물은 약 26.0 미만의 L-값을 갖는 코코아 생성물을 나타내는 진한 색을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 천연 코코아 생성물은 약 9 및 약 25 사이의 L 값을 가질 수 있으며, 이들 값들 사이의 간격을 포함한다. 또한, 천연 코코아 생성물은 약 15 및 약 28 사이의 C 값을 가질 수 있으며, 이들 값들 사이의 간격을 포함한다. 또한, 천연 코코아 생성물은 약 40 및 약 55 사이의 H 값을 가질 수 있으며, 이들 값들 사이의 간격을 포함한다. 또한, 천연 코코아 생성물은 약 7 미만, 약 6 미만, 또는 약 5 및 약 6 사이의 pH를 가질 수 있다. 코코아 생성물은 코코아 액 또는 코코아 분말일 수 있다.

일 실시예에서, 본 명세서에 기재된 방법의 출발 물질은 실질적으로 제거되고, 부서지고, 및/또는 키질된(winnowed) 껍질을 갖는 임의의 적당한 코코아 콩 분획/생성물을 나타내는 탈-껍질화 코코아 콩일 수 있다. 탈-껍질화 코코아 콩의 비-제한적인 예는 떡잎(nibs), 낟알(kernels), 및 자엽(cotyledons)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 탈-껍질화 코코아 콩은 일반적으로 탈-껍질화 공정이 100% 완료되지 않기 때문에 상업적으로 허용되는 허용 오차 내로 오염 껍질의 소분획을 함유한다.

다른 실시예에서, 본 발명의 천연 코코아 생성물의 제조에 사용된 코코아 콩은 우수하게 발효된다. 다른 실시예에서, 본 발명의 천연 코코아 생성물의 제조에 사용된 코코아 콩은 덜-발효되거나 또는 발효되지 않는다.

일 실시예에서, 본 명세서에서 제조된 천연 코코아 생성물은 식품을 포함하는 많은 상업적인 목적에 적합하나, 이에 한정되지 않는다. 식품의 예는 초콜릿, 진한 초콜릿, 밀크 초콜릿, 약간-달콤한 초콜릿, 구운 초콜릿(baking chocolate), 캔디, 프랄린(pralines), 송로(truffles), 캔디바(candy bars), 맛 시럽(flavoring syrup), 제과 코팅(confectionary coatings), 화합물 코팅, 소 (fillings), 음료, 우유, 아이스크림, 음료 혼합물, 스무디, 두유, 케이크, 치즈케이크, 쿠키, 파이, 다이어트 바(diet bars), 식사-대용품 고형 식품 및 음료, 에너지 바, 초콜릿 칩, 요구르트, 요구르트 음료, 푸딩, 무스, 몰(mole), 낮은 쓴맛이 있는 초콜릿(chocolates with lower bitterness), 요구르트, 및/또는 치즈케이크와 같은 소가 있는 초콜릿을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

코코아 생성물의 색을 측정하는 많은 객관적인 방법이 알려져 있다. 헌터 색상 시스템 또는 CIE 1976 (CIELAB) 및 유사 시스템 중 하나의 방법에서, 색은 3개의 매개변수에 관하여 기재될 수 있다: 명도(Lightness, L) - 연한 또는 진한 면의 색, L-값이 더 낮은 경우, 더 진한 코코아 분말이 나타날 것이다; 채도(Chroma, C) - 사람이 밝은색 또는 회색을 구별하는 색의 강도, C-값이 더 높은 경우, 분말이 더 밝아질 것이다; 색조(Hue, H) - 일상 언어에서의 색, 예를 들어 적색, 노란색, 또는 푸른색으로 나타냄. 코코아 생성물의 경우, 낮은 H 값은 적색을 나타내고, 높은 H-값은 갈색을 나타낸다.

본 발명의 코코아 생성물의 C 값은 약 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 및 14 미만 또는 그 이하일 수 있으며, 이들 값들 사이의 간격을 포함한다. 또한, C 값은 약 14 및 약 29 사이, 약 15 및 약 28 사이, 또는 숫자 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 및 14로 포함된 임의의 범위일 수 있다.

본 발명의 코코아 생성물의 L 값은 약 9 및 약 26 사이, 약 10 및 약 25 사이, 또는 숫자 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 및 9로 포함된 임의의 범위일 수 있다.

본 발명의 코코아 생성물의 H 값은 약 40 및 약 57 사이, 약 50 및 약 55 사이, 또는 숫자 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 및 57로 포함된 임의의 범위일 수 있다.

용어 "적색(red)" 또는 "더 붉은(redder)" 및 "더 붉은(more red)"은 상대적인 용어이고, 다른 기준 코코아 생성물보다 적은 H 값을 갖는 약 40 내지 약 45 (CIE 1976) 범위 내의 H 값을 갖는 코코아 생성물을 나타낸다. 용어 "갈색(brown)" 및 "더 갈색(browner)" 및 "더 갈색(more brown)"은 상대적인 용어이고, 다른 기준 코코아 생성물보다 큰 H 값을 갖는 약 45 내지 약 55 (CIE 1976) 범위 내의 H 값을 갖는 코코아 생성물을 나타낸다.

CIE 1976 색상 시스템(color system)은 좌표(coordinates) L, "a*" 및 "b*"에 대하여 색을 기재하고 있다. L 좌표는 명도 값과 일치하고, a* 및 b* 좌표의 채도 및 색조는 다음과 같이 계산될 수 있다: C*= {(a* ² +b* ² )의 제곱근}; H=arctan(b*/a*).

스펙트럼 색상(spectral color)은 광원(source of light) 및 반사면 (reflecting surface)의 결과이다. 색의 우수한 재현가능한 측정의 경우, 광원은 표준화된다. 2개의 기본적인 색의 측정방법이 있다: 시각적으로 또는 기기에 의해. 인간은 "자신의 눈"만 믿는 경향이 있다. 이러한 이유로, 색은 여전히 자주 시각적으로 판단된다. 재현가능한 방법으로 이것을 할 수 있게 하기 위해서는, 특정 표준 조건을 충족해야 한다: 광원, 예를 들어 제한 없이, CIE 표준 광원; 광원에 대해 상대적인, 시료의 위치, 바람직하게는 서로 45°의 각도; 간단하고, 균일한 배경, 바람직하게는 회색; 눈과 시료 사이의 거리 및 시료에 대해 상대적인 눈의 위치; 및 시료의 크기.

실제로, 색상 캐비넷(color cabinets)은 시각적 색상 측정을 위해 표준 광원으로 사용된다. 색차계 및 분광광도계는 기기 색상 판독을 위해 사용된다. 기기 색상 측정은 본 명세서에 기재된 방법으로 Datacolor Spectraflash 500 색상 분광광도계를 이용하여 본 명세서 내 실시예에서 하였다. 별도의 표시가 없으면, 본 명세서 내 실시예 및 모든 참고문헌에 기재된 색가는, 색가 L, C, H, a 및 b (각각 a* 및 b*)으로 Datacolor Spectraflash 500 색상 분광광도계를 이용하여 판독한다. 본 명세서에 기재된 색상 매개변수는 CIE 1976 시스템에 따른 L, a, 및 b 판독으로부터 계산될 수 있는 L, C, H 매개변수를 나타낸다. 본 명세서에 열거된 색가는 색 측정이 일반적으로 L, C 및 H 값에 대해 +/- 0.5 범위 내로 분광광도계에 따라 달라질 수 있다는 점에서 유사하다. 따라서, L, C 및 H의 정해진 값은 분광광도계 사이에 내재하는 이러한 변화를 포함하는 것으로 생각된다. 별도의 표시가 없으면, 코코아 분말의 색가는 물에서 분쇄된 코코아 케이크 (압축 후 코코아 버터 제거)의 시료에서 얻어진다.

하기의 실시예는 본 발명 내의 조성물의 다양한 비-제한적인 실시예를 예시하고, 본 명세서에 다르게 기재되거나 또는 청구된 바와 같은 발명에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실험 1-8.

아이보리 코스트 콩으로부터 제조된 코코아 떡잎 25 kg을 1 Bar의 압력에서 직접 증기(open steam)로 15-20분 동안 드라이스 반응기(Drais reactor)에서 멸균시켰다. 멸균 후, 반응기를 열고 공기를 통하게 하였다.

5 kg (20 중량%의 코코아 떡잎)의 뜨거운 수돗물 (65-70℃)을 반응기 내 코코아 떡잎에 가하고 반응기를 막았다. 직접 증기를 반응기에 주입하여 약 100℃의 원하는 반응 온도로 코코아 떡잎을 가열하였다. 코코아 떡잎을 30분 동안 100℃에서 반응시켰다. 30분 후, 반응기를 통해 공기를 불어넣어 코코아 떡잎의 온도를 90℃로 낮추었다. 코코아 떡잎을 100℃의 반응 온도로 증기로 재가열시켰다. 30분 더 반응시킨 후, 반응기를 통해 공기를 불어넣어 코코아 떡잎의 온도를 90℃로 낮추었다. 반응기에서 코코아 떡잎의 총 반응시간이 240분이 될 때까지, 100℃로 가열시키고 90℃로 낮추는 공정을 반복하였다. 코코아 떡잎의 시료를 표 1에 열거된 시간 간격 또는 반응 시간, 즉 0-240분에서 반응기로부터 제거하였다. 반응은 대기압에서 배출구 밸브를 열면서 수행하였다. 반응기의 재킷 온도 및 증기 주입을 이용하여 반응 동안 온도를 조절하였다.

표 1에 명시된 시간 동안 반응시킨 후, 코코아 떡잎의 시료를 반응기로부터 제거하였다. 코코아 떡잎을 Retsch 실험실 유동층 건조기(fluidized bed dryer) (분사 볶기(jet roasting))에서 건조하였다. 건조 동안, 코코아 떡잎의 수분 함량은 약 35-40%에서 2.5% 미만으로 감소하였다.

건조된 코코아 떡잎을 코코아 액으로 분쇄하고, 코코아 액을 코코아 케이크 및 코코아 버터로 압축하였다. 코코아 케이크를 작은 조각으로 부수고, 0.5 mm 직경의 구멍을 가진 체를 이용하여 Retsch 절단 밀(cutting mill)로 코코아 분말로 분쇄화하였다.

코코아 액의 색상 (탈지액(defatted liquor)), H, 및 수분을 측정하였다. 코코아 분말은 pH, 수분 함량, 지방 함량, 및 물에서 고유 색상을 분석하였다. 압축된 코코아 버터를 여과하고, 유리 지방산 및 요오드가를 분석하였다. 분석 결과 및 특정 공정 조건은 하기 표 1-2에 나타내었다.

실험 9-19.

25 kg의 코코아 떡잎을 1 Bar의 압력에서 직접 증기로 15-20분 동안 드라이스 반응기에서 멸균시켰다. 멸균 후, 반응기를 열고 공기를 통하게 하였다.

5 kg (20 중량%의 코코아 떡잎)의 뜨거운 수돗물 (65-70℃)을 반응기 내 코코아 떡잎에 가하고 반응기를 막았다. 직접 증기를 반응기에 주입하여 원하는 반응 온도로 코코아 떡잎을 가열하였다. 증기 주입구 밸브를 막고, 공기 주입구 밸브를 열어 반응기로 공기를 더 주입하여 약 3 Bar의 압력에 도달하게 하였다. 표 3 및 4에 명시된 바와 같이, 코코아 떡잎을 온도 (120-140℃의 범위) 및 시간 (0-240분의 범위)에서 반응시켰다. 반응기의 재킷 온도를 이용하여 반응 동안 온도를 조절하였다. 반응 후, 공기 주입구 밸브를 막고 배출구 밸브를 열어 반응기를 공기를 통하게 한 다음, 코코아 떡잎의 압력을 방출시켰다. 개방 배출구 밸브를 통해 반응기에 공기를 주입하여 반응기 내의 코코아 떡잎의 온도를 약 80℃로 낮추었다.

배출구 밸브를 막고 원하는 반응 온도로 증기를 도입한 다음 반응기를 공기를 통하게 하는 과정은 몇몇 실험 동안 몇 번 반복하였다. 반응 동안 코코아 떡잎의 온도는 120-140℃ 범위의 재킷 온도로 조절하였다. 코코아 떡잎의 평균 반응 온도는 0-240분의 반응시간 동안 120℃이었다. 코코아 떡잎의 시료는 표 3 및 4에 열거된 시간 간격 또는 반응 시간, 즉 0-240분에서 반응기로부터 제거하였다.

반응 후, 반응기는 공기를 통하게 하고, 코코아 떡잎의 시료 (실험 9-19)는 반응기로부터 제거하였다.

코코아 떡잎을 Retsch 실험실 유동층 건조기 (분사 볶기)에서 건조하였다. 건조 동안, 코코아 떡잎의 수분 함량은 35-40%에서 2.5% 미만으로 감소하였다.

건조된 코코아 떡잎을 코코아 액으로 분쇄하고, 코코아 액을 코코아 케이크 및 코코아 버터로 압축하였다. 코코아 케이크를 작은 조각으로 부수고, 0.5 mm 직경의 구멍을 가진 체를 이용하여 Retsch 절단 밀로 코코아 분말로 분쇄화하였다.

코코아 액 및 코코아 분말의 색상, pH, 및 다른 매개변수를 측정하였다. 수행된 분석 결과 및 특정 공정 조건은 하기 표 3-5에 나타내었다.

본 발명은 특정 실시예, 조성물 및 이의 용도에 관하여 기재되어 있다. 그러나, 임의의 실시예들의 다양한 치환, 변형 또는 조합이 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것은 당업자에 의해 인정될 것이다. 따라서, 발명은 실시예의 설명에 의해 한정되는 것이 아니고, 오히려 원래 출원시에 첨부된 청구항에 의해 한정된다.