전통주의 명품 화를 위하여(6)

발효공정

김주수(양조설비전문발명가․브루앤드디스틸시스템 대표)

액화와 당화과정을 거쳐 생성된 포도당을 효모가 대사하여 알코올과 탄산가스로 바꾸어 주는데 이를 우리는 발효(Fermentation)라고 이야기 한다. 맛있는 술을 만들기 위하여 발효를 하기 위해서는 다음의 조건이 필요하다.

▴액화및 당화

▴효모의 증식

▴적당한 양의 당분

▴수분

▴발효가능 온도

▴잡균에 의한 오염방지

◇ 액화및 당화

액화및 당화는 2단계로 구분하는데 고두밥을 짓는 과정이 액화과정이라 할 수 있다. 액화과정은 전분이 사슬모양의 구조로 뭉쳐있는 것을 듬성듬성 작은 구조로 잘라내는 과정이며 당화과정은 듬성듬성 잘린 전분구조를 당화효소이 아밀라아제(Amylase)에 이해서 환원당인 단순당(Glucose)로 바꾸어 준다. 전분은 맛을 보면 전분질의 맛으로 별 맛을 느끼지 못하는 건조한 맛이지만 환원당인 단순당은 단맛을 느낀다. 이를 포도당이라고 부르기도 한다. 생성된 포도당을 효모가 대사하여 알코올발효를 한다.

◇ 전통주/맥주/와인의 발효

전통주의 발효는 동일 발효탱크에서 당화제와 효모가 동시에 일정양의 물에 투여되어 액화된 고두밥이 당화됨과 동시에 효모가 발효하여 알코올발효를 한다. 이 과정에서 당화능력과 발효능력의 조화에 의해서 다양한 맛의 전통주가 나온다. 뿐만 아니라, 온도조건및 용존산소에 의하여 당화능력과 발효능력이 영향을 받는다. 당화온도는 65~72도에서 최선의 당화조건이 형성되지만, 발효의 주체인 효모는 20도 내외에서 가장 맛있는 술을 만들어 낸다. 전통주에서는 당화제와 효모를 동시에 투여하기 때문에 적당한 온도인 25도를 유지한다. 이 온도를 통해 발효 속도와 당화속도를 조절한다.

당화속도가 발효속도보다 빠르면 당분이 많아져 잡균에 오염될 가능성이 있으며 효모증식의 왕성함에 의한 효모의 양이 당분에 비해 양이 많으면 당분인 먹이를 향한 경쟁과 액화만 이루어진 분자구조가 도 내외에서 최선의 당화조건이 형성되며 상대적으로 큰 고두밥에 효모가 Zymase란는 효소를 분비하여 스스로 당화시켜 대사하여 발효한다. 이 과정에서 다른 맛을 내게 되며 Zymase자체가 약간 쓴 맛을 낸다.

맥주는 당화및 액화가 담금조(Brewhouse)에서 이루어진 다음 끓임 과정을 거치고 발효가능한 온도로 냉각된 당분이 함유된 액을 발효탱크로 옮겨 효모를 투여하여 발효 한다. 당화 및 맥화와 발효가 다른 탱크에서 이루어진다. 맥주는 최선의 당화온도 제공하고 용기를 바꾸어 최선의 발효온도를 조성한다. 수율이 높음과 동시에 가장최선의 맛을 낸다.

와인은 포도나 기타과일에 함유된 당분을 함유하고 있는 쥬스에 효모를 투여하여 발효 시키므로 무엇보다 원재료의 맛과 신선도가 주질에 영향을 미친다. 특히 당분에 원재료 내에 녹아져 있기 때문에 미생물을 유인하는 원인이 되어 효모이외의 미생물이 들어 있을 수 있으므로 효모를 투여하기 전 이산화황을 투여하여 효모이외의 다른 균을 억제한 후 효모를 투여하게 된다.

◇ 효모및 발효

효모는 술을 만드는 최종적이 대사과정이다. 양질의 건강한 효모가 신선한 술을 만들 수 있다. 효모의 종류에 따라서 다른 맛과 향을 생성한다. 물론 원재료의 신선함이 술 본연의 맛을 풍부하게 하는 가장 큰 요인이지만 효모에 의해서 생성되는 향과 맛 또한 무시할 수 없다. 특히, 쌀을 주원료로 하는 술은 당화제와 효모에 의해서 그 맛이 결정된다고 해도 과언이 아니다.

효모를 투여하여 발효되는 과정까지 주의해야 한다.

가. 효모의 배양단계

효모는 단세포 미생물로서 세포분열에 의한 증식을 한다. 1개의 세포가 2개가 되고 2개가 4개가 되어 기하급수적으로 증가한다. 증식하는 단계를 거쳐 원하는 정도의 효모 양을 확보하여 투여해야 신선한 술을 만들 수 있다. 효모는 제한된 용량 내에서 일정한 수가되면 증식을 중단하고 알코올발효를 시작한다. 물론 칼로 자른 듯 그 단계를 증식과 알코올발효로 구분할 수는 없다. 효모의 배양액은 발효할 양의 1/20의 양으로 배양하여 투여한다.

나. 발효단계

배양된 효모를 발효하고자하는 원액에 20:1의 비율로 투여하면 효모는 다시 크게 나누어 잠복단계 증식단계 발효단계 휴면단계를 거쳐 발효를 하게 되며 인위적으로 발효를 정지 시키지 않으면 발효는 당분이 고갈될 때까지 진행되며 이후는 휴면단계로 진행되어 아래로 가라앉게 된다.

발효에서는 건강한 발효를 위해 8~12ppm의 용존산소가 원액에 있어야 하며 이를 위해서 교반을 하거나 공기방울을 일으켜 인위적으로 산소를 공급해준다. 또한 적당한 온도조건을 유지하여 효모가 활동 할 수 있도록 하는데 전통주의 경우 동시에 당화도 진행되므로 발효 속도와 당화속도를 균형있게 온도를 통해 조정한다.

25기준으로 너무 빨리 발효 및 당화가 진행되면 온도를 낮추어 느리게 해주고 너무 발효 및 당화 속도가 느리면 온도를 올려주어 발효를 활성화 시킨다. 가장 맛있는 술을 만들어 내는 발효온도는 효모의 종류에 따라 다르지만 에일효모(Saccharomyces cerevisiae)는 20도이다. 그러나 20도를 유지하면 당화속도가 느리므로 발효속도 또한 느려져서 발효되는 시간이 많이 소요된다.

다. 발효의 정지

발효를 원하는 당도와 알코올분 시점에서 정지하거나 당분이 없어 질 때까지 발효하면 발효는 정지되며 단맛을 원하는 경우 당분이 어느 정도 남아 있을 때 정지하여 원하는 맛을 얻는다.

정지하는 방법은 여과를 하여 효모를 분리하거나 화학적 요법으로서 SO2(이산화황) 을 첨가하거나 저온 살균하여 효모를 불활성화하고 냉동하여 효모를 얼려 세포막을 터트려 발효력을 불활성화하여 발효를 정지한다.

라. 발효탱크의 조건

▴온도조정이 가능해야한다.

▴산소를 공급할 수 있는 장치가 있어야 한다.

▴청소가 용이해야 한다.

발효용기는 당분을 포함하고 있는 물을 담고 있으면 어떤 용기라도 가능하나 위생적인 요인과 내구성 측면에서 발효용기를 선택한다.

스테인리스용기 : 철에 크롬과 니켈의 합금을 스텐레스스틸(Stainless Steel), 녹이 슬지 않는 철을 의미하며 크롬과 니켈의 함량에 따라 스텐레스스틸의 종류를 구분한다. 통상적으로 식품과 관련한 규정에서 ANSI303 ANSI304 ANSI316의 미국규격을 사용하며 ANSI304이상의 스테인리스스틸을 사용하여야 한다. 발효탱크의 용도의 특성상 오랜시간동안 수분과 접촉이 되므로 ANSI303이하를 쓰면 녹이 스텐레스스틸의 표면에 발생한다. 통상적으로 자석이 붙지 않으면 ANSI303이상이며 수분 속에 오랜동안 잠기는 부분은 ANSI304이상을 사용하여야 한다. 다만 짧은시간 수분이 접촉하는 부위는 ANSI303을 사용하기도 한다. 교반기의 하부나 임펠라는 필히 ANSI304이상을 사용하여야 하며 여의치 않는 경우는 Tephron재질등을 사용한다. 또한 볼트나 너트로 필히 ANSI304이상을 사용하여야 한다. 청소는 용이하여야 하며 오랫동안 변성되지 않아야 한다. 미세한 스크래치가 있는 표면은 잡균의 오염원이 된다.

그 외에 법랑, 옹기, 플라스틱 용기 등도 발효용기로 사용한다.