전통주의 명품 화를 위하여(4)

 

주류의 상품성 높이려면 여과(Filtration)는 필수

 

 

김주수(양조설비전문발명가․브루앤드디스틸시스템 대표)

 

◈여과지의 종류 및 여과방법

 

◇ 중공사막(Hollow Fiber Membrane)과 멤브레인(Membrane sheet)

Polymeric solution을 가운데가 비어 있는 실의 형태로 만들에 가운데 비어 있는 부분으로 Membrane막을 통과한 맑은 액이 지나가는 형태와 Membrane(polymer)막을 얇게 굳혀서 미세한 구멍이 생기도록 제작해서 이를 통과시키는 방법으로 이는 아주 고가이다. 중공사막이나 Membrane은 여과의 반대방향으로 물을 통과 시켜 세척하여 재사용 가능하며 정밀여과에 주로 이용된다. 재사용이 가능하므로 여과지를 오랫동안 사용할 수 있다. 다만, 여과기 자체가 아주 고가이다.

 

◇ 여과패드(Filter Pad)와 여과지

여과패드는 두께가 약 4mm정도 되며 셀룰로즈층에 규조토입자를 같이 흡착하여 건조한 것으로 규조토의 입자를 얼마나 고운 것을 포함시켰느냐에 따라서 여과패드의 정밀도를 정한다. 여과패드의 제작과정은 셀룰로즈와 규조토를 혼합한 원액을 성성한 직조천을 프레임에 고정하고 진공으로 프레임을 빨아들이면 셀룰로즈와 규조토가 성성한 천에 흡착시켜 이를 건조하면 패드가 된다. 여과패드는 정밀여과용도로 사용되며 가격도 꽤 고가이다. 원칙적으로 여과패드는 일회용이다.

여과패드는 여과원액이 통과되는 방향이 있다. 계란판 모양같이 거친 면으로 들어가서 천모양의 고운면으로 나간다. 여과지는 보통 규조토가 포함되어 있지 않고 두께가 얇다. 여기에는 비교적 정밀여과 전처리에 사용하며 여과지에 규조토를 코팅하여 여과의 정밀도를 높일 수 있는 여과기도 있다. 여과중 셀룰로즈의 층이 파손되는 것을 방지하기위하여 깨끗한 물에 적신다음 사용한다.

 

◇ 스텐망(Stainless screen)

스테인리스를 아주 가는 스텐철사를 천처럼 직조하여 여과용도로 사용하는데 수명이 영구적이며 청소하기가 용이하다. 스텐망을 통과시키는 것은 정밀 여과는 불가능하고 탁주의 경우 거친 입자만을 거르는 제성기에 사용된다. 보통은 60~80Mesh를 사용한다. 스텐망의 Pore Size는 스텐철사을 굵기와 직조방식에 의하여 결정된다. 탁주를제외한 주류에서 투명한 상태로 여과하기 위해서는 여과부재료를 코팅하여 여과의 정밀도를 높인다. 스텐망을 사용하는 여과는 스텐망을 고정하여 제작하여야 하므로 전용여과기를 사용해야 한다. 스텐망에 규조토를 코팅하여 여과하므로 규조토 코팅 층이 균열되지 않도록 지속적인 압력으로 투입해야 하며 급격히 밸브를 닫거나 열어서는 안된다.

 

◈ 여과부재료

 

◇ 규조토(Diatomaceous Earth)

플랑크톤 타입의 규조가 백만 년이상 퇴적되어 생긴 층으로 다공질이다. 이는 주로 실리카로 구성되며 칼슘이 함유되어 있다. 규조토의 다공질을 이용하여 여과보조재로 사용하게 된다. 스텐망이나 여과지에 규조토를 코팅하여 규조토의 다공질을 통과하여 여과하게 된다. 여과의 정밀도는 규조토를 얼마나 곱게 분쇄하였느냐에 따라 결정된다. 또한 여과패드에 코팅하며 여과하므로 서 여과패드가 막히는 것을 규조토가 줄여주면서 면적당 여과량을 늘려준다. 여과패드의 값이 고가이기 때문에 규조토 코팅을 사용하여 여과패드비용을 줄여주고 또한 회당 여과량을 늘려주어 여과패드의 교체에 따른 시간을 줄여줄수 있다.

 

◇ 퍼라이트(Perlite)

수분을 함유하고 있는 화산용암(Volcanic Glass)이 높은 온도에 노출되면 수분이 스팀으로 바뀌며 다공질의 입자로 바뀌고 냉각되면 다공질의 물질이 된다. 이를 분쇄하여 여과재로 사용하되 규조토와 마찬가지로 스텐망이나 여과패드, 여과지에 코팅하여 여과의 정밀도를 높이거나 여과패드의 면적당 여과량를 늘려준다. 규조토와 다른 점은 Perlite는 물에 뜨고 규조토는 물에 가라앉는다. 코팅시에 이 다른점을 이용하여 규조토와 퍼라이트를 섞어서 사용하기도 한다. 코팅시 퍼라이트와 규조토를 섞어서 사용하면 코팅층을 안정적으로 유지 할 수 있다.

 

◇ 벤토나이트(Sodium Bentonite)

벤토나이트는 진흙과 같은 성질의 재로서 Sodium Bentonite와 Calsuim Bentonite가 있는데 여과재로서 사용하는 것은 Sodium Bentonite를 사용하여 여과하고자 하는 원액에 이를 첨가하여 원액에 함유되어 있는 Particle과 결합하여 아래로 침전하게 된다, 이는 벤토나이트가 수분을 흡수하여 팽윤되는 성질을 이용하여 입자를 흡착하여 침전된다. 벤토나이트를 사용하기위해서는 물에 완전히 섞여 균질화되엉 하는데 저어주어도 잘 섞이지 않는다. 잘 섞이지 않으므로 물에 넣고 끓이면 온도에 의해서 쉽게 섞이며 팽윤되며 균질화된다. 또한 끓임은 벤토나이트의 살균목적도 있다.

 

◈ 여과기의 종류

 

◇ 필터프레스(Filter Press)

필터프레스는 플레이트와 챔버를 걸 수 있는 프레임이 있으며 프레임에 플레이트와 챔버를 걸고 여기에 여과천을 걸어 원액을 병렬로 투입하여 여과면적을 넓힌다. 오수 등에서 고형분을 걸러내고 어느 정도 맑은 물을 방류하는 폐수처리장에서 주로 사용되며 주류 업계에서는 필터프레스에 규조토를 코팅하여 정밀도를 높이고 여과면적을 넓혀 여과효율을 높인다. 보통 슬러리가 많이함유되어 있는 탁주를 약주로 여과할 때 많이 사용한다. 여과액이 슬러리 층을 통과하기 때문에 강한 압력을 주기 위하여 다이아프램 펌프를 사용하여 압력을 높여준다. 다이아프램방식 펌프는 강한 압력으로 밀어내기 때문에 효모나 기타 작은 입자들이 빠져나가게 된다. 이 방식은 정밀여과는 불가능하며 반드시 정밀여과기로 재여과 하여야 한다.

 

◇ 여과의 과정을 순서대로 기술하면

①.플레이트와 챔버사이에 여과천을 끼우고②.스크루를 회전하거나 유압실린더로 눌러서 강하게 조여준다.③.물에 섞은 규조토나 퍼라이트를 펌프로 펌핑하여 여과천에 붙게 하여 코팅한다. 코팅시에는 규조토나 퍼라이트 혼합액을 천의 전체에 골고루 입혀지도록 챔버안의 공기를 빼고 혼합액으로 완전히 채워야 한다.이를 위해서 필터프레스의 윗쪽에 에어를 뺄 수 있는 밸브를 열어서 혼합액이 나오는지 확인한 후원하는 두께만큼 규조토나 퍼라이트를 추가하며 순환시킨다. 규조토만 코팅하는 경우는 챔버 아래로 가라앉는 경우가 있으므로 처음에 한 번에 많이 첨가하지 않고 순환도중에 조금씩 첨가한다. 퍼라이트는 비중이 낮아서 물에 뜨기 때문에 첨가량에 크게 영향 받지 않는다.④.코팅이 완료되었는지 투시창으로 맑은 물이 나오는지 확인 후 여과원액을 투입하여 여과한다.⑤.여과중에도 여과원액에 규조토를 같이 공급하면 회당 여과량을 늘릴 수 있다.⑥.여가중에는 항상 여과상태를 확인할 수 있는 투시창과 압력계를 확인한다.

◇ 규조토여과기

규조토여과기 역시 필터르레스와 같은 원리이지만 스텐망에 규조토와 퍼라이트를 코팅하여 여과한다.

장점은 여과 후 세척이 용이하며 스팀살균을 할 수 있어서 위생에 유리하다.

규조토여과기는 다이아프램방식의 펌프를 사용하지 않는다. 강한압력에 의한 맥동에 의하여 규조토와 퍼라이트의 코팅이 깨지지 때문이다. 규조토여과기에 사용하는 펌프는 여과기의 펌프는 일정한 압력으로 밀어내는 Centrifugal Pump를 사용한다. 일정한 압력으로 밀어주기 때문에 코팅층지 비교적 안정되며 보통 미는 압력은 2Kg/Cm2이내로 밀게 된다. 규조토 여과기는 필수적으로 미는 압력을 측정할 수 있는 압력계를 구비하며 투시창으로 여과의 정도를 확인하여 여과 할 수 있다. 여과의 방법은 필터프레스의 순서와 동일하다.

◇ 규조토정밀여과기

규조토정밀 여과기는 정밀여과패드와 여과지나 플레이트와 챔버사이에 끼워 넣고 여과패드나 여과지를 통과 시키는 방식으로 외형과 기본원리는 필터프레스와 동일하다. 필터프레스나 규조토여과기는 정밀여과가 불가능하지만 규조토정밀여과기는 정밀여과패드를 통과시켜 여과하되 규조토나 퍼라이트를 코팅하여 여과패드와 여과지의 면적당 여과 량을 늘려주기 위해 고안된 여과기이다. 정밀여과패드나 여과지의 비용이 고가이기 때문에 여과량을 늘려주어 비용을 절약한다.역시 원액을 병렬로 투입하여 몇개를 걸었느냐에 따라 여과면적이 결정되어 여과량도 결정된다. 펌프는 Centrifugal pump를 사용한다. 정밀여과기는 어떤 경우도 다이아프램이나 피스톤펌프를 사용하면 여과의 질을 보장할 수 없다.

 

◇ 카트리지 필터

보통 정수기에 많이 사용하는 여과 방식으로 아주 맑은 원액을 아주 작은 입자만을 걸러내는 것으로 주류에는 적합하지 않다.

 

◇ 백필터

카트리지 타입으로 천으로 만든 백(Bag)을 걸수 있게 하여 이를 통과하여 여과한다. 여과백은 세척하여 재사용할 수 있다. 거친여과용도이며 소량의 경우 사용한다.

 

◈주류에 따른 여과방법

 

◇ 탁주제성

스텐망으로 된 여과기를 사용하여 세척하여 재사용한다. 쉽게 청소할 수 있어야 하며 브러시로 갈아가며 하는 방식과 진동체방식 원심에 의한 분리방식등이 있다.

 

◇ 약주/청주

탁주를 거르면 약주나 청주가 되는데 보통은 필터프레스를 통하여 1차여과하고 정밀여과기를 통하여 2차 여과 한다. 또한 친전하여 윗부분의 맑은 부분만 정밀여과기를 사용하여 여과한다.

 

◇ 와인

와인은 고형분이 그다지 많지 않기 때문에 1차로 벤토나이트를 사용 침전하여 거친고형분은 아래에 침전되게 하고 윗부분의 맑은 부분만 정밀여과기를 사용하여 여과한다.

 

◇ 맥주

1차로 벤토나이트를 사용 침전하여 거친고형분은 아래에 침전되게 하고 윗부분의 맑은 부분만 정밀여과기를 사용하여 여과한다. 맥주의 경우 탄산가스가 용존 되어 있기 때문에 여과에 어려움이 많고 탄산가스가 없는 상태에서 여과하고 다시 탄산가스를 주입하게 되는 경우가 많다.

 

◇ 증류주

증류주의 경우 증류를 통해 고형분은 뒤에 남게 되기 때문에 정밀여과기를 사용하면 무방하며 다만, 증류주에 용존 되어 있는 콜로이드 상태의 단백질이 후에 굳으면서 흰색 침전(백탁)을 야기하므로 제거하여야 한다. 이를 제거하기 위해서는 보통 증류주에 젤라틴(Gelatin), 벤토나이트(Bentoite), 아이싱글라스(Isingglass)를 첨가하여 단백질과 결합하게 하여 침전하거나 증류주의 온도를 0도시 가까이 냉각하여 콜로이드 상태의 단백질을 굳혀서 침전시킨다.