소주
상압증류와 감압증류
1. 양조법
소주의 제조법은 청주와 유사하다. 즉, 주모(효모를 많이 증식 시킨 것)에 상당하는 1차 발효물에 주원료를 더해 2차 발효를 시켜 증류한다. 따라서 누룩에 의한 당화작용과 효모에 의한 발효가 병행하여 일어나며, 누룩을 사용하지 않고 당화효소와 효모를 이용한 발효법도 가능하다.
1) 제조공정
일반적인 소주의 제조공정을 (그림 1)에 나타내었다. 소주의 종류는 1차 발효후 2차 발효액에 들어가는 원료에 의해서 결정된다. 일본에서는 청주주박을 파쇄한 후 박중량의 40%정도의 물을 붓고 약 한달 동안 재발효 시킨 후 증류하는 주박소주도 있다.
2) 술덧
주로 사용되는 소주용 술덧의 배합비를 (표 1)에 나타내었다. 배합비의 주요한 포인트는 알코올 수득량이 많도록 설계되어 있다. 즉, 원료의 전분가가 높을수록 당화를 완전하게 시킬 수 있도록 누룩량을 많이 사용하였으며, 높은 알코올 농도에 의해 효모가 사멸하지 않도록 물량을 높여 술덧의 알코올 농도를 낮추었다. 예를 들어 쌀과 보리를 이용한 소주에서는 물 사용량의 원료의 160%가 일반적이지만 고구마는 수분이 많고 전분기가 낮기 때문에 70%의 급수비율을 가진다.
1차 발효는 효모를 대량 배양하는 목적과 동시에 2차 발효에 필요한 효소나 산류를 누룩으로부터 용출시키는 기간이기도 하다. 일반적인 1차 발효조건은 술덧의 온도 24(최고온도 30)정도로 유지하면서 약 7일간 발효시킨다. 2차 발효는 1차 발효액에 물과 주원료를 더해 발효시키는데 일반적인 발효조건은 품온을 24~25(최고온도 30~33) 유지시키면서 발효시킨다. 품온이 35이상 될 경우에는 효모의 활성이 떨어져 발효가 정지될 우려가 있으니 온도관리에 주의를 기울여야 한다. 발효기간은 주원에 따라 다소 차이가 나는데 곡류는 9~20일, 고구마는 8~9일 흑설탕은 11~17일정도 발효시키는 것이 일반적이다. 발효가 완료된 후 술덧의 알코올 농도는 곡류는 17~18%, 고구마는 13%정도 된다.
3) 소주의 향미성분
미생물의 발효 작용을 이용해 만들어지는 양조물에는 미생물의 대사 생성물, 원료유래 성분, 효소 반응이나 화학반응의 결과 생성되는 성분 및 증류 공정이나 저장 숙성중의 화학반응에 의해서 생성되는 성분 등 각종 다양한 성분이 포함되어 있어 이들 성분이 양조물 특유의 묘미나, 색조, 미묘한 향미를 형성한다. 이러한 양조물에 포함되는 성분은,
원료로부터 직접유입된 것
원료에서 유래하지만, 맥아나 누룩곰팡이, 효모 등의 미생물이 생산하는 효소반응에 의해 생성되는 것
맥아의 배조 등과 같이 가열처리에 의해서 생성되는 것
누룩곰팡이나 효모 등 미생물의 대사생성물
증류나 가열살균 등 발효 후 가열처리에 의해 생성되는 것
저장·숙성중 저장용기에서 용출되거나 화학적 반응에 의해 생성되는 것
제품출하 후에 미생물오염이나 화학적 변화에 의해 생성되는 것
이상의 것이 복합적인 원인이 되어 생성되는 것으로 분류할 수 있으나 사용되는 원료나 미생물의 종류 및 제조공정에 따라 많은 영향을 받는다.
양조물의 품질은 단일의 성분의 함량만으로 결정되는 것은 아니지만 양조물을 특징짓는 향기 성분인 특향성분(character impact compound)이 존재한다. 오크통(oak)으로 숙성한 증류주, 특히
위스키에는 코코넛향을 내는 위스키락톤(quercus lactone, cis-β-methyl-γ -octalactone), 과열 청주나 귀부와인에는 카라멜향을 내는 caramel furanone(3-hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanone), 꼬냑에는 과일향을 나타내는 2-undecanone(methyl nonyl ketone)이 특향 성분이다.
알코올
에틸알코올(ethanol)은 주류에 공통적으로 포함되어 있는 성분이며, 향미의 기본이 되는 성분이다. 에틸알코올은 주로 효모에 의한 알코올 발효에 의해 생성된다. 양조학에서는, C3이상의 알코올을 고급 알코올이라고 칭하고 있으며, 이러한 알코올류가 향기 성분으로서 중요한 역할을 한다. Iso아밀알코올(3-methyl-lbutanol로, 활성아밀알코올 2-methyl-1-butanol를 포함한다)과 Iso 부탄올 (2-methyl-1-propanol)의 비(A/B비)는, 각각 원료 및 제조 공정을 반영한 값을 나타낸다. 특히 위스키에 대해서는, 타입별로 A/B비의 값이 특이적인데, 스카치에서는 1.2로 가장 낮고, 아이리쉬에서는 1.6, 일본 위스키에서는 2.5, 버번은 5.4, 캐나안은 3.7로 브랜디와 유사하다.
메탄올은 과실을 원료로 한 브랜디나 사과주에 비교적 많이 검출되는데 이것은 과실에 포함되는 펙틴의 메틸 에스테르가 가수분해되어 생성된다. 또, 과실을 원료로 한 주류나 식초에는 hexanol과 hexenol 등의 에스테르가 많이 함유되어 있어 신선한 과실향기를 준다. β-phenethyl alcohol은 장미향을 가져, 양조물의 기조향기로서 중요한 성분이며 다른 향기성분의 보류 효과나 양조물의 맛을 순하게 하는 작용도 있다.
고급 알코올은 효모의 아미노산 대사 경로와 관련해 생성되며, 중간체로서 생성되는 2-옥소산(α-케토산, RCOCOOH)에 의해 생성된다.
아미노산으로부터 탈아미노반응에 의해서 생성된 2-옥소산이 탈탄산 된 후 환원되어 생성되는 에를리히(Ehrlich) 경로를 통하며, 루이신(leucine)에서 이소아밀알코올이 생성되는 과정과 페닐알라닌(phenylalanine)에서 2-펜에틸알코올(2-phenethylalcohol)이 합성되는 과정이 여기에 속한다.
RCHNH2COOH RCOCOOH RCHO RCH2OH
포도당(glucose)으로부터 아미노산 생합성과정 중 생성되는 중간체(2-옥소산)로부터 생성됨
포도당 RCOCOOH(α-케토산) RCHO RCH2OH
유기산
주류에 함유되어 있는 산(유기산)은 맛에 큰 영향을 주며, 휘발산은 향에 많은 영향을 미친다. 주류의 유기산은 아래 6가지에 의해 유래되나 대부분은 미생물대사산물의 중간체로서 생산된다.
해당과정 : 젖산
TCA회로 : 구연산, 호박산
원료에 함유된 지방산의 가수분해 : 팔미트산, 리놀레산
효모의 지방산 합성계 : 카프론산
아미노산합성 중간산물 : α-옥소이소카프론산
알코올과 알데히드산화 : 초산
초산이나 프로피온산(propioinc acid) 또는 butyric acid등의 저급지방산의 함량이 비정상적으로 높으면, 야생효모나 젖산균 등의 세균에 오염되었을 가능성이 높고, 산패취자 불쾌치의 바람직하지 않은 향이 된다. 그러나 럼주는 다른 주류에 비해 butyric acid(낙산), 프로피온산 및 낙산에틸(ethyl butyrate)의 함량이 높고 럼주의 특징향기를 형성하고 있어 럼주의 발효에서는 낙산의 적극적인 관여가 필
요하다.
2. 증류
1) 증류의 원리
증류의 원리
증류는 술덧에 포함된 휘발성 성분만을 분리하는 작업으로 에틸알코올이 주요성분이다. 에틸알코올의 비점은 상압에서 78로 물(100)보다 낮기 때문에, 알코올을 포함한 용액을 가열시켜 수증기로 만들면 수증기 중에 포함된 알코올의 농도는 술덧에 포함된 알코올 농도보다 높아진다. 따라서 증기를 냉각시켜 다시 액체로 만들면 알코올 농도가 높은 액을 얻을 수 있다. 이것이 증류의 원리이다.
(표 2)에 술덧의 알코올 농도에 따른 끓는점과 증기 중 알코올 함량변화를 나타내었다.
시간의 경과에 따라 알코올 농도가 낮아지는 이유는 알코올 증발에 의하여 원주의 알코올 함량이 낮아지고 이에 따라 증기중의 알코올 농도도 낮아지기 때문이다. 많은 사람들이 술을 증류하면 알코올부터 끓어 올라오고 그다음 물이 끓어 올라올 것이라고 생각한다. 그러나 (표 2)에서 보듯이 10% 술덧을 증류하면 증기 중의 알코올 함량은 55.5%이고 44.5%는 물이다. 결국 물과 알코올이 동시에 끓어 올라오는데 술덧의 알코올 함량에 따라 그 비율이 결정되는 것이다.
증류기의 구조
단식 상압증류기의 구조를 (그림 2)에 나타내었다. 1번은 증기가 들어가는 관으로 증기는 직접 술덧에 접촉된다. 2번은 증류솥으로 재질은 철, 동 등으로 되어 있었으나 최근에는 스테인리스 재질이 대부분을 차지하고 있다. 3번과 4번은 알코올 증기를 모아 냉각기로 이송시켜주는 이송관이며, 특히 4번의 높이와 굵기의 변화에 의해 유출하는 미량성분이 다르기 때문에 소주의 향미에 있어 중요한 부위로 재질은 철, 동, 스테인리스 등이나 제품의 맛을 부드럽게 한다는 이유로 주석도 사용되고 있다. 5번은 냉각기로 증기중의 알코올을 냉각시켜 액체로 만들어 주며 알코올계가 설치되어 있어 유출되는 알코올농도를 상시 확인할 수 있다.
2) 증류방법
상압증류
상압증류는 가장 일반적인 방법으로 우리의 소줏고리와 같이 일반 대기압에서 증류하는 방식을 말한다. 상압증류에 의한 각종 성분의 유출은 (그림 3)과 같다.
알코올은 초기에 높고 이후 점차 감소한다. 에스테르, 알데히드, 퓨젤유(고급알코올)도 증류초기에 많이 유출된다. 산과 가열에 의해서 생성되는 푸르푸랄(furfural)은 열을 많이 받는 증류후기에 증가한다. 통상, 증류초기(초류)와 증류말기(후류)는 버리는 것이 좋은 품질의 소주를 얻을 수 있다. 끝 부분(후류)는
furfural성분이 많아져 탄 냄새가 많이 나고, 반복해서 증류기를 사용할 경우 이전의 성분이 증류기 내부에 남아 과잉의 에스테르나 알데히드에 의한 자극취로 소주에 바람직하지 않다.
2차 발효액에 포함된 알코올분에 대하여 증류 후 소주가 된 비율을 증류보합이라고 한다. 증류보합이 높을수록 알코올의 회수율이 좋다고 말할 수 있지만 증류기를 운전하는 연료비의 증가, 탄 냄새의 원인인 furfural 생성의 증가 등 생산비나 소주의 품질에 영향을 준다. 소주의 종류별로 증류보합을 표 3에 나타내었지만 일반적으로 95%전후로 형성된다. 참고적으로 순 알코올 수득량이란 원료 1t으로 부터 제조된 순수(100%) 알코올의 양이다.
소주의 향미는 ethyl caporate, 2-phenyl alcohol, isoamyl alcohol 등의 특징적인 향기성분의 양적인 구성 이외에 n-propanol(P), isobutyl alcohol(B), isoamyl alcohol(A)의 함유비율도 제품의 특징을 결정짓는데 중요한 역할을 한다. 이들 3가지 성분의 비율은 소주의 종류별로 서로 다르다(A/P비, A/B비, B/P비). A/P비는 사탕수수, 감자 등의 과피를 가지는 원료에서 높게 나타나는 반면 도정한 곡물을 원료로 한 제품에서는 낮게 나타난다. A/B비는 누룩사용이 적은 소주(태국 등의 인디카형쌀 사용)에서 비교적 낮은 값을 나타내는 반면 황국을 사용하여 누룩사용양이 많은 것, 또는 발효물의 급수비율이 적은 소주에서 일반적으로 높게 나타난다. 쌀소주는 위스키에 비해 P가 많고 B가 매우적기 때문에 B/P비는 양주에 비해 낮은 특성이 있다(표 4).
감압증류
높은 산에 올라가서 밥을 하면 밥이 설익는 경우가 있다. 이는 산 정상의 경우 공기가 평지보다 적어서 상대적으로 압력이 낮기 때문에 일어나는 증상이다. 즉, 밥이 되기 위해서는(전분이 호화되기 위해서는) 80이상의 열이 쌀에 일정시간 공급되어야 하나 산 정상은 압력이 낮아 물이 80미만에서 끓어 증발되기 때문에 전분이 미처 호화되지 못하는 것이다.
감압증류의 원리도 이와 똑같다. 압력이 낮은 상태에서 증류를 하게 되면 50 미만에서 증류가 이루어진다. 쌀소주의 경우 상압에서 86~96에서 증류가 이루어지나 감압도 마이너스 660mmHg에서는 43~50로 증류할 수 있다. 또한 감압증류의 경우 간접가열방식을 취하고 있기 때문에 탄 냄새가 적고, 고비점성분이 적은 특징을 가지고 있다. 따라서 감압증류주는 자극취가 적고 탄 냄새가 없으며, 풍미가 안정적이다.
3) 후처리공정
제성
증류직후 소주에는 아세트알데히드 등 저비점 성분이 많아 향이 자극적이고 맛도 조화롭지 못하다. 개방상태에서는 이 가스를 제거하는데 약 1개월이 소요되며, 밀폐탱크저장에서는 교반이나 통을 바꾸는 방법으로 가스를 제거한다.
상압증류는 가스취가 강하여 이를 제거하는데 상당한 시간이 소요되나 감압증류에서는 가스취성분이 적어 가스제거를 실시하지 않아도 좋다. 이온교환수지에 의한 정제를 실시할 경우도 이온교환에 의하여 가스성분이 제거되어 바로 사용해도 된다.
이온교환수지는 여러 가지의 이온성 물질을 흡착하는 성질이 있다. 증류한 소주에는 여러 가지의 향미성분이 포함되어 있는데 이를 이온교환수지로 처리할 경우 이온성 물질이 제거되어 완전히 다른 풍미의 소주가 만들어 진다.
정제
쌀 및 보리 등의 상압증류소주는 비점이 높은 유성성분이 유출된다. 유성성분은 팔미트산(palmitic acid)이나 니놀레산(linoleic acid) 등의 에틸에스테르로 증류주의 백탁현상을 유발시킨다. 백탁현상은 증류주에 우유를 타놓은 것처럼 혼탁해지는 현상을 말하며, 유성성분이 물에 녹지 않기 때문에 발생한다. 유성성분은 소주의 맛에 일부기여를 하고 있다고 생각되나 산화하면 산패취를 발생시켜 품질을 저하시킨다. 따라서 소주에 유성성분이 적당히 되도록 조절할 필요가 있다. 유성성분은 저온에서 표면에 떠오르므로 면으로 된 천이나 거름종이 등에 흡착시켜 제거하거나 냉각여과를 통해 분리할 수 있다. 감압증류에서는 유성성분의 유출이 적기 때문이 백탁이 발행하지 않는다. 이와 같은 정제공정을 거친 후 소주를 저장한다.
숙성
증류식소주는 가스빼기와 정제를 거친 후 병에 담아 출하된다. 가스빼기와 정제는 맛을 조화롭게 해주어, 장기 숙성을 하지 않아도 충분히 마실 수 있다. 그렇기 때문에 소주를 제조한 후 1년 이내에 출하하는 경우가 많았으나 최근에 소주의 고급화로 장기저장 숙성주가 증가하고 있다. 장기 숙성에 의한 소주의 변화는 술성분의 화학적 변화와 물과 알코올의 회합에 의한 물리적 변화로 나눌 수 있다.
(표 5)는 소주의 숙성중의 변화를 나타낸 것으로 3단계로 나누어 볼 수 있다. 초기숙성은 가스향 성분을 제거시켜 자극적인 향을 감소시키는데 목적이 있으며, 일반적인 소주는 이 단계에서 출하된다. 중기숙성은 소주 중의 카르보닐화합물이나 지방산에스테르 성분 등의 분해, 중합에 의한 변화이며, 장기저장에서는 에스테르화, 생성 향미성분의 농축, 물과 알코올의 화합에 의한 맛의 조화가 증가된다. 숙성에 있어 가장 중요한 변화는 산소에 의한 각종성분의 산화이다. 따라서 저장용기의 재질에 따라서도 많은 영향을 미치게 된다.
저장용기에는 전통적으로 사용해 오던 옹기와 콘크리트 탱크, 스테인레스 탱크, 오크통과 같은 목재용기 등이 이용된다. 스테인레스 탱크는 옹기나 목재에 비하여 숙성에 의한 변화가 적으며, 알코올의 양적인 결감도 적다. 옹기는 환기성(기체투과성)이 있고 숙성 중 옹기의 금속성분이 용출되어 소주의 화학적 숙성을 촉진한다. 목재 용기는 나무의 성분이 용출되어 술의 향미를 형성한다. 오크통에 저장하면 소주가 갈색으로 착색되어 위스키 등과 유사한 색을 가진다. 옹기나 목재저장은 알코올의 증발에 의해 중량이 감소해 매년 소주를 보충해 준다. 보충용 소주는 가장 오래된 숙성주로 행한다
[출처] 농업진흥청
