KR101733082B1 - Fast but efficient removal or recovery technology of extractable components from biomass - Google Patents

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홍경식
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Abstract

The present invention relates to a method for simultaneously extracting water soluble components and oil soluble components from biomass using water and then recovering or removing biomass with minimal loss, and an apparatus for realizing the method thereof. The present invention can rapidly recover or remove extractable components of biomass such as fat soluble components and proteins, thereby increasing conversion efficiency of the manufacturing process. Also, pre-removal of substances that can act as impurities in a final product reduces manufacturing costs and enables efficient extraction, recovery, and concentration of fat-soluble materials without the use of costly organic solvents such as ethyl ether or nucleic acids.

Description

바이오매스로부터 추출성 성분을 효율적으로 제거 혹은 회수하는 방법{Fast but efficient removal or recovery technology of extractable components from biomass}[0001] The present invention relates to a method for efficiently removing or recovering an extractable component from biomass,

본 발명은 물을 사용하여 바이오매스로부터 수용성 성분(water soluble components)과 지용성 성분(oil soluble components)을 동시에 추출한 후 바이오매스의 손실을 최소화하면서도 간단히 회수 혹은 제거할 수 있는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a method for simultaneously recovering water soluble components and oil soluble components from biomass using water, and then simply recovering or removing the biomass while minimizing loss of biomass.

보다 상세하게는 바이오매스 조분쇄물에 물 또는 물과 소수성 용매를 함께 첨가하여 마찰식 분쇄를 수행하는 바이오매스의 마찰식 분쇄단계; 상기 마찰식 분쇄단계를 거쳐 곤죽의 형태가 된 바이오매스 조분쇄물로부터 전처리용 바이오매스와 추출성 성분이 함유된 수용액과 유탁액의 혼합액을 분리하는 혼합액 분리단계; 상기 혼합액으로부터 수용액과 유탁액을 분리하는 유탁액 분리단계; 및 분리된 유탁액으로부터 지용성 성분 함유액을 분리하는 지용성 성분 함유액 분리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법에 대한 것이다.More particularly, the present invention relates to a friction grinding step of a biomass in which water or a water and a hydrophobic solvent are added together to a biomass coarse ground to perform friction grinding; Separating the biomass for pretreatment from the biomass pulverized product in the form of a puddle through the friction grinding step and a mixture liquid of the aqueous solution containing the extractable component and the emulsion; An emulsion separation step of separating the aqueous solution and the emulsion from the mixed solution; And a liposoluble component-containing liquid separation step of separating the lipid-soluble component-containing liquid from the separated emulsion. The present invention also relates to a method for recovering an extractable component from a biomass.

석유와 석탄 등 최근 인류가 일상생활을 유지하기 위해 늘 사용하고 있는 화석연료는 그 매장량이 유한하여 경기의 사이클에 따라 수요와 공급가가 급등락하고 있다. 이러한 화석연료의 급격한 가격 변동은 산업 전반에 지대한 영향을 미치므로 이를 재생 가능한 자원으로 대체하고자 많은 노력과 투자가 이루어지고 있다. 그 예로써 목질계 바이오매스를 원료로 하는 수송용 연료로서의 바이오알콜의 상용화를 들 수 있으며, 이미 미국을 비롯한 여러 나라에서 상업적 생산이 시작되었다. 여기에 사용되는 목질계 바이오매스 자원은 주로 옥수수 줄기, 밀짚, 사탕수수대 등이지만, 팜 공과방(empty fruit bunch of oil palm), 억새, 갈대, 알팔파, 버드나무 교잡종, 포플라 교잡종 등을 포함하면 거의 모든 식물로 확대될 수 있다. 최근에는 이러한 목질계 바이오매스를 원료로 하여 모든 바이오화학물질을 발효 공학적으로 생산할 수 있는 발효당을 산업용 원료 수준으로 제조하기 위한 기술 개발이 봇물을 이루고 있다. Fossil fuels, such as petroleum and coal, which are constantly used by humankind to maintain their daily lives, have limited reserves and demand and supply prices are fluctuating according to the economic cycle. Such rapid changes in the price of fossil fuels have a profound effect on the entire industry, and efforts and investments have been made to replace them with renewable resources. An example of this is the commercialization of bio-alcohol as fuel for transportation using woody biomass, and commercial production has already started in the United States and other countries. The woody biomass resources used here are mainly corn stalks, straws, and sugar cane baskets, but most of them, including empty fruit bunch of oil palm, aphids, reeds, alfalfa, willow and poplar hybrids, Can be expanded to all plants. In recent years, the development of techniques for producing fermentation sugars at the level of industrial raw materials capable of producing all the biochemicals by fermentation using these woody biomass as a raw material has become a habit.

이러한 바이오매스 중 동남아시아에서 가장 중요한 바이오매스 자원의 하나로 평가되는 팜 공과방과 팜 과육 섬유(palm pressed fiber)는 팜유를 일부 가지고 있는데, 이 팜 부산물을 원료로 하여 바이오알콜 혹은 발효당을 제조하고자 할 때 이러한 지용성 성분은 분쇄기, 고압반응기 및 효소당화장비 등 사용하는 기계의 표면에 엉겨 붙어서 지속적인 사용을 어렵게 하고, 목표 물질의 수율을 저하할 뿐만 아니라 곰팡이나 박테리아 등 이를 이용하려고 하는 미생물에 쉽게 오염되는 등 많은 문제를 유발한다. 이러한 문제로 인하여 전처리에 수산화나트륨 등 알칼리를 사용하여 비누화 반응을 촉진하는 등 적용 기술을 제한하는 경우도 있는 것으로 알려져 있다(Hyunjin Jeon et al., 2014, Bioresource Technology). 또한, 바이오매스가 함유하는 추출성 성분은 바이오 알콜이나 발효당을 제조할 때 효소의 활성을 저하시키거나 최종 목적물 속에서 불순물로 작용하는 등 장애물로 작용하는 경우가 많다(Chan-Duck Jung et al., 2013, Bioresource Technology). 특히, 효소의 작용성을 높이기 위해 약품을 사용하거나 고온에서 수행하는 전처리 과정에서 발생하는 헤미셀룰로오스 가수분해물을 원료로 하여 부가가치가 높은 응용제품을 제조하고자 할 때 이러한 추출성 물질은 분리 정제에 많은 비용을 유발한다. Among these biomass, palm pressed fiber and palm pressed fiber, which are considered to be one of the most important biomass resources in Southeast Asia, have a part of palm oil. When it is intended to produce bio-alcohol or fermented sugar using this palm by- Such lipid-soluble ingredients cling to the surface of a used machine such as grinder, high-pressure reactor and enzyme saccharification equipment make it difficult to use continuously, and not only the yield of the target substance is lowered but also the microorganisms which are intended to use such as fungi and bacteria are easily contaminated It causes a lot of problems. Due to these problems, it is known that there are cases where the application technique is limited by promoting the saponification reaction by using alkali such as sodium hydroxide for pretreatment (Hyunjin Jeon et al., 2014, Bioresource Technology). In addition, the extractable component contained in the biomass often acts as an obstacle, such as reducing the activity of the enzyme or acting as an impurity in the final object when producing bioalcohol or fermented sugar (Chan-Duck Jung et al ., 2013, Bioresource Technology). Particularly, when a drug is used to enhance the activity of the enzyme, or when a hemicellulose hydrolyzate produced in a pretreatment process performed at a high temperature is used as a raw material to produce an application product having a high added value, the extractable material is expensive cause.

한편, 바이오매스로 이용될 수 있는 여러 가지 식물은 줄기와 잎, 뿌리 속에 스스로의 생장과 번식을 위하여 많은 기능성 물질을 함유하는데, 이들 중 많은 것들은 물에 잘 녹지 않지만 식물유나 소수성 용매에는 잘 녹는 특성을 가지고 있다. 특히, 팜 공과방이나 팜 과육 섬유 등 팜오일 제조 부산물은 상기 기능성 물질 혹은 각종 비타민류를 다량 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 물질들은 적당한 방법으로 추출하고 정제함으로써 공업용 원료화할 경우 바이오매스가 가지고 있는 셀룰로오스 등 구조적 성분보다 부가가치가 훨씬 높아서 바이오매스 산업의 수익성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 평가된다(Chantal Bergeron et al., 2012, Biorefinary Co-Products, Wiley).On the other hand, various plants which can be used as biomass contain many functional materials for their own growth and propagation in the stem, leaf and roots. Many of them are not soluble in water, but they are soluble in vegetable oil and hydrophobic solvent Lt; / RTI > In particular, palm oil production by-products such as palm fronds and palm pulp fibers are known to contain a large amount of the functional substances or various vitamins. By extracting and purifying these materials in an appropriate way, it is estimated that the value added is much higher than the structural components such as cellulose, which is possessed by the biomass when it is converted into an industrial raw material, thereby greatly improving the profitability of the biomass industry (Chantal Bergeron et al., 2012 , Biorefinary Co-Products, Wiley).

통상적으로 식물체로부터 추출성 성분을 추출하는 데에는 과량의 온수 혹은 끓는 물에 원료를 담그고 일정시간 교반한 후 압착 추출하는 가장 기초적인 방법부터 초임계 이산화탄소를 이용하는 기술까지 매우 다양한 방법이 사용될 수 있다. 지용성 성분을 추출하는 데에는 에틸에테르나 핵산과 같은 소수성 용매를 이용하는 것이 일반적이지만, 바이오에탄올 혹은 발효당의 제조를 위해 사용되는 연간 수만 톤 내지 수십만 톤에 이르는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하기 위해 이러한 추출 방법을 사용하는 것은 비용 면에서 바람직하지 않다.Conventionally, in extracting an extractable component from a plant, a variety of methods can be used ranging from the most basic method of immersing a raw material in an excessive amount of hot water or boiling water, stirring the mixture for a certain period of time, and then extracting the mixture by compression and extraction, using supercritical carbon dioxide. It is common to use a hydrophobic solvent such as ethyl ether or nucleic acid to extract fat soluble components. However, in order to recover extractable components from biomass, which is used for the production of bioethanol or fermented sugars from tens of thousands to hundreds of thousands of tons per year, It is not preferable from the viewpoint of cost.

한편, 바이오매스를 분쇄하여 발효 생성물 또는 유용한 물질을 제조하는 종래기술 중에는 셀룰로오스계 바이오매스의 분쇄와 효소 혼합을 동시에 수행하는 장치 및 방법에 관한 대한민국 공개특허 제10-2015-0117598호에 기계적 마찰을 이용하고 습식으로 바이오매스를 분쇄하는 기술이 기재되어 있기는 하나, 이는 단순히 바이오매스를 분쇄함과 동시에 효소를 혼합하는 장치에 불과한 것이고, 바이오매스로부터 발효 생성물의 제조에 있어서 고상 및 액상을 분리하는 기술에 관한 대한민국 공개특허 제10-2015-0117598호는 발효 생성물에서 고액을 분리하는 기술에 불과한 것이며, 리그노셀룰로오스계 바이오매스로부터 수지 원료를 제조하는 방법에 관한 일본 공개특허 특개2013-163796호는 분쇄된 바이오매스와 물을 혼합하여 슬러리화한 후 고온 고압으로 처리하여 가용성 수지를 제조하는 기술에 불과한 것으로, 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 효과적으로 추출하는 방법에 대하여는 기재하고 있지 않다.Meanwhile, Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0117598, which relates to an apparatus and a method for simultaneously pulverizing cellulose-based biomass and enzyme blending in the prior art for producing a fermentation product or a useful substance by pulverizing biomass, And grinding biomass wet is described, but this is merely a device for mixing enzymes at the same time as pulverizing the biomass, and it is difficult to separate the solid phase from the liquid phase in the production of the fermentation product from the biomass Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0117598 concerning the technology is merely a technique for separating solid solution from a fermentation product, and JP-A-2013-163796 related to a method for producing a resin raw material from a lignocellulosic biomass The pulverized biomass and water are mixed to form a slurry, That by only a technique for producing the soluble resin, it is not described with respect from biomass how to effectively extract the water-soluble components and oil soluble components.

본 발명의 발명자들은 식물유를 소량 함유하는 바이오매스를 먼저, 물에 적신 다음 물리적으로 비벼주거나 마찰시키면 아주 짧은 시간 내에 바이오매스가 수화되면서 수용성 성분 대부분이 물에 녹아 용출되고, 이와 동시에 식물유도 유화되어 물속에 방출되며, 이때 식물유 유탁액은 여러 가지 지용성 성분을 함유하게 되는 특성을 이용하여, 물만으로 바이오매스의 수용성 성분과, 식물유를 포함한 지용성 성분을 동시에 추출할 수 있으며, 이렇게 하여 생성된 유탁입자는 크기가 매우 작아 수용액과 함께 구멍이 큰 여과포를 통과할 수 있다는 사실에 착안하여 본 발명의 기술을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention found that when a biomass containing a small amount of vegetable oil is first wetted with water and physically rubbed or rubbed, the biomass is hydrated within a very short time, so that most of the water-soluble component dissolves in water, The emulsion of vegetable oil can be extracted at the same time, and the oil-soluble component of the biomass and the oil-soluble component including the vegetable oil can be extracted at the same time by using only the water, using the characteristic that the emulsion of vegetable oil contains various lipid soluble components. The present inventors completed the technique of the present invention in consideration of the fact that they are very small in size and can pass through a large-sized filter bag together with an aqueous solution.

대한민국 공개특허 제10-2015-0117598호Korean Patent Publication No. 10-2015-0117598 대한민국 공개특허 제10-2015-0014672호Korean Patent Publication No. 10-2015-0014672 일본 공개특허 특개2013-163796호Japanese Laid-Open Patent Application No. 2013-163796

Hyungjin Jeon et al., 2014, Production of anhydrous ethanol using oil palm empty fruit bunch in a pilot plant, Bioresource Technology, 67, 99-107.Hyungjin Jeon et al., 2014, Production of anhydrous ethanol using oil palm empty fruit bunch in a pilot plant, Bioresource Technology, 67, 99-107. Chan-Duck Jung et al., 2013, Sugar yields from sunflower stalks treated by hydrothermolysis and subsequent enzymatic hydrolysis, Bioresource Technology, 138, 1-7.Chan-Duck Jung et al., 2013, Sugar yields from sunflower stalks treated by hydrothermolysis and subsequent enzymatic hydrolysis, Bioresource Technology, 138, 1-7. Chantal Bergeron et al., 2012, Biorefinery Co-Products, Wiley.Chantal Bergeron et al., 2012, Biorefinery Co-Products, Wiley.

따라서 본 발명은 물을 주 추출용매로 사용하여 바이오매스가 함유하는 수용성 성분과 식물유를 포함한 지용성 성분을 동시에 추출한 다음 바이오매스의 손실을 최소화하면서도 추출된 성분을 손쉽게 분리 회수 혹은 제거할 수 있는 방법과, 이 방법을 구현할 수 있는 추출 장비 및 그 사용 기술을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention relates to a method of extracting or removing extracted components easily while extracting a water-soluble component contained in a biomass and a lipid-soluble component including vegetable oil using water as a main extraction solvent and minimizing loss of biomass , An extracting device capable of implementing this method and a technique for using the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 식물유를 함유하는 바이오매스에 물을 가하여 적시고, 기계적으로 마찰시킴으로써 수용성 성분 함유 수용액과, 지용성 성분을 함유하는 식물유를 유탁액 형태로 추출한 다음 유탁입자가 통과할 수 있는 여과포로 여과함으로써 고체 바이오매스로부터 바이오매스의 손실을최소화하면서도 수용성 성분, 지용성 성분 및 식물유를 동시에 경제적으로 제거 혹은 회수하는 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method of extracting a water-soluble component-containing aqueous solution and a vegetable oil containing a fat-soluble component in the form of an emulsion by wetting and mechanically rubbing the biomass containing the vegetable oil, Water-soluble component and vegetable oil at the same time while minimizing the loss of biomass from the solid biomass by filtration with a filter cloth, which is capable of economically removing or recovering the water-soluble component, the oil-soluble component and the vegetable oil.

또한, 본 발명은 식물유를 거의 함유하지 않는 바이오매스에 물과 함께 소량의 소수성 용매를 가하고 기계적으로 마찰시킴으로써 수용성 성분을 함유하는 수용액과, 지용성 성분을 함유하는 유탁액 형태로 추출한 다음 여과함으로써 고체 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 경제적으로 회수 혹은 제거하는 기술을 제공한다.The present invention also relates to a biomass containing little vegetable oil and a small amount of a hydrophobic solvent together with water and mechanically rubbing to extract an aqueous solution containing a water-soluble component and an emulsion containing a fat-soluble component, The present invention provides a technique for economically recovering or removing a water-soluble component and a fat-soluble component simultaneously from a mass.

또한, 본 발명은 지용성 성분이 유탁액 형태로 신속하게 유화되게 하기 위해 물에 적신 바이오매스를 마찰식 분쇄기로 마찰 분쇄하고, 방출된 유탁액이 통과할 수 있는 여과 장치를 사용하여 유탁액을 회수한 후 유탁액이 통과할 수 없는 여과장치를 이용하여 유탁액을 농축하는 장치와 그 사용 기술을 제공한다.The present invention also relates to a method for frictionally pulverizing a biomass soaked in water with a friction mill to quickly emulsify the oil-soluble component in the form of an emulsion and recovering the emulsion by using a filtration device through which the emulsion discharged can pass And then concentrating the emulsion using a filtration device through which the emulsion can not pass, and a technique of using the same.

본 발명의 방법으로 물을 사용하여 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 추출하고 회수 혹은 제거하는 방법은 바이오매스를 바이오에탄올 혹은 발효당으로 전환하고자 할 때 지용성 성분과 단백질 등 바이오매스의 추출성 성분을 사전에 신속하게 회수 혹은 제거할 수 있게 함으로써 제조 공정의 전환 효율을 증대할 수 있으며, 최종산물 내에서 불순물로 작용할 수 있는 물질의 사전 제거로 목적물의 제조비용을 절감케 하며, 에틸에테르나 핵산 등 값비싼 유기용매를 사용하지 않고도 지용성 물질을 효율적으로 추출, 회수 및 농축할 수 있다.A method for simultaneously extracting and recovering or removing a water-soluble component and a lipid-soluble component from biomass using water by the method of the present invention is a method of extracting biomass such as fat-soluble components and proteins It is possible to increase the conversion efficiency of the manufacturing process by preliminarily recovering or removing the components in advance and to reduce the manufacturing cost of the object by preliminarily removing the substance which can act as impurities in the final product, It is possible to efficiently extract, recover and concentrate the lipophilic substance without using an expensive organic solvent such as nucleic acid.

또한, 물을 주 추출용매로 하여 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 빠른 속도로 수용액과 유탁액 형태로 추출한 후 바이오매스의 손실을 최소화할 수 있는 방법으로 추출성 성분을 바이오매스 입자와 분리하여 회수 혹은 제거함으로써 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등 바이오매스의 구조적 주성분(structural components)을 더 가공하기에 좋은 바이오매스로 제조하는 동시에 부가가치가 높은 유용물질 제조용 중간원료를 경제적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, by extracting the water-soluble component and the fat-soluble component from the biomass using water as a main extraction solvent at a rapid rate in the form of an aqueous solution and an emulsion, the extractable component is separated from the biomass particles It is possible to economically produce an intermediate material for the production of a useful substance having high added value, while at the same time producing structural components of biomass such as cellulose, hemicellulose and lignin, which are good for further processing.

도 1은 본 발명의 일 구현 예에 따른 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 간편하게 추출 제거한 후 추가로 지용성 성분을 고농도로 회수하는 방법의 공정도이다.FIG. 1 is a process diagram of a method of easily extracting and removing a water-soluble component and a lipid-soluble component simultaneously from a biomass according to an embodiment of the present invention, and then further recovering a fat-soluble component at a high concentration.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 "지용성 성분"은 바이오매스에 존재하는 물 보다는 통상적인 의미의 식물유를 포함하는 소수성 용매 등에 용해도가 우수한 화학물질을 의미하는 것으로, 본 명세서에 기재된 팜 공과방(empty fruit bunch), 팜 과육 섬유(palm pressed fiber), 옥수수 줄기, 해바라기 줄기, 억새(miscanthus), 알파파(alfafa), 레드클로버 등의 모든 바이오매스에 존재하는 지용성 성분의 대표적인 것으로는 카로텐류, 토코페롤 및 토코트리에놀과 같은 지용성 비타민, 콜레스테롤, 콜레칼시페롤 및 에르고칼시페롤 등 각종 스테롤 등의 기능성 물질을 포함하는 의미이다. As used throughout this specification, the term "lipophilic component" refers to a chemical substance having good solubility in a hydrophobic solvent including vegetable oil in a conventional sense rather than water present in the biomass. Representative examples of lipid-soluble components present in all biomass such as empty fruit bunch, palm pressed fiber, corn stalk, sunflower stem, miscanthus, alfafa, red clover include carotenoids , Fat soluble vitamins such as tocopherol and tocotrienol, and various sterols such as cholesterol, cholecalciferol and ergocalciferol.

또한, 본 발명에서 "식물유"라 함은 팜 공과방이나 팜 과육 섬유에 함유되어 있는 팜 오일과, 지용성 성분의 추출을 위해 소수성 용매의 한 종류로서 사용할 수 있는 콩기름, 옥수수 기름, 해바라기 기름, 유채 기름 등 상온에서 액체인 모든 식물성 지방을 의미한다.In the present invention, the term "vegetable oil" refers to palm oil contained in palm balls and palm pulp fibers, and soybean oil, corn oil, sunflower oil, It means all vegetable fats that are liquid at normal temperature, such as oil.

본 발명은 바이오매스 조분쇄물에 물 또는 물과 소수성 용매의 혼합물을 첨가하여 마찰식 분쇄를 수행하는 바이오매스의 마찰식 분쇄단계; 상기 마찰식 분쇄단계를 거쳐 곤죽의 형태가 된 바이오매스 조분쇄물로부터 전처리용 바이오매스와 추출성 성분이 함유된 수용액과 유탁액의 혼합액을 분리하는 혼합액 분리단계; 상기 혼합액으로부터 수용액과 유탁액을 분리하는 유탁액 분리단계; 및 분리된 유탁액으로부터 지용성 성분 함유액을 분리하는 지용성 성분 함유액 분리단계를 포함하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a friction grinding step of a biomass in which friction grinding is performed by adding water or a mixture of water and a hydrophobic solvent to a biomass coarse grind; Separating the biomass for pretreatment from the biomass pulverized product in the form of a puddle through the friction grinding step and a mixture liquid of the aqueous solution containing the extractable component and the emulsion; An emulsion separation step of separating the aqueous solution and the emulsion from the mixed solution; And a liposoluble component-containing liquid separation step of separating the lipid-soluble component-containing liquid from the separated emulsion. The present invention also relates to a method for recovering an extractable component from a biomass.

보다 구체적으로 본 발명은 식물유를 소량 함유하는 바이오매스, 혹은 식물유를 함유하지 않지만 소수성 용매에 녹을 수 있는 유용 성분을 함유하는 바이오매스를 대상으로 한다. 먼저, 식물유를 소량 함유하는 바이오매스로서 팜 공과방(empty fruit bunch)과 팜 과육 섬유(palm pressed fiber)를 들 수 있다. 본 발명에 사용한 팜 공과방은 약 5%, 팜 과육 섬유는 약 6%의 팜유와 각종 지용성 성분을 함유하고 있는데, 문헌에 의하면 이러한 지용성 성분 중에는 각종 카로텐류, 토코페롤 및 토코트리에놀과 같은 지용성 비타민, 콜레스테롤 등 많은 기능성 물질들이 있다. 식물유를 함유하지 않지만 소수성 용매에 녹을 수 있는 유용 성분을 함유하는 바이오매스는 옥수수 줄기, 해바라기 줄기, 억새(miscanthus), 알팔파, 레드클로버 등 대부분의 바이오매스를 들 수 있다. 이러한 바이오매스 중 팜 공과방이나 팜 과육 섬유는 팜유를 소량 함유하므로 파쇄된 그대로 원료로 사용할 수 있으며, 그 외의 식물유를 거의 함유하지 않는 바이오매스는 미리 혹은 추출 과정에서 식물유 등의 소수성 용매를 소량 첨가하여 혼합한 후 원료로 사용할 수도 있다. More specifically, the present invention is directed to a biomass containing a small amount of vegetable oil, or a biomass containing a useful component that does not contain vegetable oil but can be dissolved in a hydrophobic solvent. First, as a biomass containing a small amount of vegetable oil, there are an empty fruit bunch and a palm pressed fiber. According to the literature, these lipid-soluble components include various kinds of carotenes, fat-soluble vitamins such as tocopherol and tocotrienol, cholesterol and cholesterol, such as tocopherol and tocotrienol, And many other functional materials. Biomass which does not contain vegetable oil but contains a useful ingredient which can be dissolved in a hydrophobic solvent includes most of the biomass such as corn stalks, sunflower stalks, miscanthus, alfalfa and red clover. Among these biomass, the palm fronds and palm pulp fibers contain a small amount of palm oil, so they can be used as raw materials as they are shredded. Biomass, which does not contain any other vegetable oil, can be prepared by adding a small amount of a hydrophobic solvent such as vegetable oil And may be used as a raw material after mixing.

본 발명에서 상기 마찰식 분쇄단계에서 첨가되는 물은 연수 또는 비이온수(탈이온수)를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명에서 바이오매스가 함유하는 식물유를 포함한 지용성 성분을 추출하는데 사용되는 용매는 단순한 물이며, 수용성 염을 많이 함유하지 않아 지용성 성분의 유화에 큰 영향을 미치지 않는 연수가 바람직하다. 바이오매스가 함유하는 수용성 성분과 지용성 성분을 더 많이 녹여내기 위해 온수를 사용할 수 있으며, 온수의 온도는 추출기가 압력에 견딜 수 있다면 바이오매스 중의 헤미셀룰로오스가 가수분해되어 용출되기 시작하는 140 oC 이하의 온도 내에서 특별한 제약이 없다.In the present invention, water added in the friction-type pulverization step may be soft water or non-ionized water (deionized water). More specifically, in the present invention, the solvent used for extracting lipid-soluble components including vegetable oil contained in the biomass is simple water, and it is preferable to use soft water which does not contain a large amount of water-soluble salts and does not greatly affect the emulsification of fat-soluble components. Hot water can be used to dissolve more of the water-soluble and lipid-soluble components of the biomass, and the temperature of the hot water is lower than 140 o C, where the hemicellulose in the biomass begins to hydrolyze and elute if the extractor can withstand pressure There are no special restrictions in temperature.

본 발명에서 상기 마찰식 분쇄단계에서 물과 함께 첨가될 수 있는 소수성 용매는 식물유(plant oil), 광물유(petroleum oil) 또는 지방족 알콜(fatty alcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.In the present invention, the hydrophobic solvent which can be added together with water in the friction-type pulverization step may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of plant oil, petroleum oil and fatty alcohol. have.

보다 구체적으로 본 발명에서 식물유를 함유하지 않는 바이오매스로부터 지용성 성분의 추출을 촉진하기 위해 첨가하는 소수성 용매는 상온 혹은 100 oC 이하에서 액상을 유지할 수 있는 식물유(plant oil), 광물유(petroleum oil) 및 지방족 알콜(fatty alcohol)이다. 보다 구체적으로는 본 발명에는 팜유, 콩기름, 옥수수 기름, 카놀라유 등 저렴하면서도 상업적으로 유통되는 모든 식물유와, 옥타놀, 데카놀, 라우릴 알콜, 올레일 알콜 등 지방족 알콜이 사용될 수 있다. 이러한 소수성 용매는 유화성을 증진하기 위해 유화제를 함유할 수 있으며, 바이오매스와의 혼합성을 증진하기 위해 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 아세토니트릴, 아세톤, 테트라하이드로퓨란 등 유기용매를 추가로 함유할 수 있다. More specifically, in the present invention, a hydrophobic solvent added to promote the extraction of a lipid-soluble component from a biomass containing no vegetable oil is a plant oil, a petroleum oil, or the like, which can maintain a liquid state at room temperature or below 100 ° C, And fatty alcohols. More specifically, in the present invention, all of the inexpensive and commercially available vegetable oils such as palm oil, soybean oil, corn oil, canola oil, and octanol, decanol, lauryl alcohol and oleyl alcohol can be used. Such a hydrophobic solvent may contain an emulsifying agent for enhancing emulsifying property. In order to improve the compatibility with biomass, an organic solvent such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetonitrile, acetone, tetrahydrofuran May be further contained.

본 발명에서 식물유를 함유하지 않는 바이오매스로부터 지용성 성분을 추출하기 위해 바이오매스에 소수성 용매를 소량 첨가하는 경우 그 양은 바이오매스 중량의 0.1 내지 10% 정도가 좋고, 추출 효율과 경제성을 고려할 때 0.1 내지 5%가 바람직하다.In the present invention, when a small amount of a hydrophobic solvent is added to the biomass in order to extract a fat-soluble component from the biomass containing no vegetable oil, the amount of the hydrophobic solvent is preferably about 0.1 to 10% of the weight of the biomass. 5% is preferable.

본 발명에서 식물유를 함유하지 않는 바이오매스로부터 지용성 성분을 추출하기 위해 바이오매스에 소수성 용매를 소량 첨가하는 경우 바이오매스와 미리 혼합하거나 추출 과정에서 첨가하여 사용할 수 있으며, 이 때 바이오매스의 수분 함량은 크게 한정되지 않는다. In the present invention, when a hydrophobic solvent is added to a biomass in a small amount to extract a fat-soluble component from a biomass that does not contain vegetable oil, the biomass may be preliminarily mixed with the biomass or added in the extraction process. But is not limited thereto.

본 발명에서 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 추출할 바이오매스는 수분함량과 분쇄도에 제약이 없다. 즉, 마른 상태나 젖은 상태의 바이오매스 모두 사용이 가능하며, 파쇄된 형태나 조분쇄된 형태의 바이오매스 모두 사용이 가능하다. In the present invention, the biomass to extract the water-soluble component and the fat-soluble component at the same time has no restriction on the water content and the degree of crushing. In other words, both dry and wet biomass can be used, and both shredded and coarse-grained biomass can be used.

본 발명에서 상기 마찰식 분쇄단계는 바이오매스 조분쇄물을 싱글 스크루 익스트루더(single screw extruder), 트윈 스크루 익스트루더(twin screw extruder) 또는 디스크 밀(disk mill) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 이용하여 마찰식 분쇄를 수행할 수 있다.In the present invention, the friction-type pulverization step may be carried out by mixing the biomass coarse pulverization product with any one or a combination of two or more of a single screw extruder, a twin screw extruder or a disk mill The friction-type pulverization can be performed.

보다 구체적으로 본 발명에서 바이오매스로부터 추출성 성분을 신속하고 효율적으로 추출하기 위해 사용할 수 있는 마찰식 분쇄기는 물에 적셔진 상태에서 바이오매스를 자르지 않고 짓이기거나 센 힘으로 문질러서 찢을 수 있는 것으로, 트윈 스크루 익스트루더(twin screw extruder), 싱글 스크루 익스트루더(single screw extruder) 및 디스크 밀(disc mill) 등을 들 수 있다. 이 중 신속성과 효율성으로 볼 때 트윈 스크루 익스트루더와 디스크 밀이 바람직하며, 바이오매스에 물 혹은 물과 소수성 용매의 공급이 용이한 트윈 스크루 익스트루더가 더욱 바람직하다. More specifically, in the present invention, a friction mill capable of quickly and efficiently extracting an extractable component from a biomass can be used to rub or rub the biomass without rubbing it with water, A twin screw extruder, a single screw extruder, and a disc mill. Among them, twin screw extruder and disk mill are preferable in terms of promptness and efficiency, and twin screw extruder in which water or water and hydrophobic solvent are easily supplied to biomass is more preferable.

본 발명에서 바이오매스로부터 추출성 성분을 신속하고 효율적으로 추출하기 위해 마찰식 분쇄기로 트윈 스크루 익스트루더를 사용할 때 마찰 효과를 극대화하기 위한 스크루 조합이 바람직하며, 여기에는 다수의 니딩 블록과 믹싱 스크루의 조합이 더욱 바람직하다.In the present invention, a screw combination for maximizing the frictional effect when using a twin screw extruder with a friction mill for quickly and efficiently extracting an extractable component from a biomass is preferred, comprising a plurality of kneading blocks and a mixing screw Is more preferable.

본 발명에서 상기 혼합액 분리단계는 필터 프레스(filter press), 벨트 프레스(belt press), 스크루 프레스(screw press) 및 원심탈수기(centrifugal dehydrator) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 이용하여 바이오매스 추출액과 전처리용 바이오매스를 분리하는 것일 수 있고, 상기 추출액 분리단계에서는 여과포를 이용한 여과를 추가로 수행할 수 있다.In the present invention, the step of separating the mixed liquid may be performed by using a combination of one or more of a filter press, a belt press, a screw press, and a centrifugal dehydrator, And the filtration using a filter cloth may be further performed in the extraction liquid separation step.

보다 구체적으로 본 발명에서 마찰식 분쇄에 의해 지용성 성분을 함유하는 식물유가 수용성 성분 수용액과 함께 유화되어 나온 바이오매스 곤죽으로부터 수용액과 유탁액을 동시에 회수하는 데에는 유탁입자가 통과할 수 있는 크기의 구멍을 가진 거름망을 가진 장치가 사용될 수 있다. 마찰식 분쇄에 의해 만들어진 유탁입자는 그 크기를 특별히 한정할 수 없지만, 보통 직경이 수십 미크론 이하(예를 들어 20 미크론 이하)이다. 따라서, 이러한 크기의 유탁입자가 통과할 수 있는 메시, 스크린 혹은 필터를 가진 장치가 바람직하다. 그 예로서, 필터 프레스(filter press), 벨트 프레스(belt press), 스크루 프레스(screw press) 및 원심탈수기(centrifugal dehydrator) 등을 들 수 있다. 이 중 필터 프레스, 벨트 프레스 및 원심탈수기는 여과포의 선택이 자유로워서 유탁입자를 통과시키면서 바이오매스 입자의 손실률을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 소모량도 크지 않아서 바이오매스의 고액분리에 바람직하다. 반면, 스크루 프레스는 거름망의 눈의 크기가 보통 0.15 mm 이상이어서 유탁입자가 통과할 수 있지만 미세한 바이오매스 입자까지 통과할 수 있으므로 바이오매스의 손실이 많다. 따라서 이 스크루 프레스를 사용하여 고액분리를 수행한 경우에는 거름망을 이용한 바이오매스의 회수를 위해 추출물을 다시 필터 프레스나 벨트 프레스, 원심탈수기로 처리하는 과정을 추가하는 것이 바람직하다. 원심분리기는 바이오매스의 대부분을 침전시키고 유탁액의 대부분은 상층부에 띄울 수 있으므로 유탁입자의 분리에 효과가 있지만 충분한 분리에 시간이 필요하여 전기에너지의 소모량이 크다. 따라서 이 원심분리기를 사용하여 고액분리를 수행한 경우에는 짧은 시간 동안 가동하여 큰 바이오매스 입자를 가라앉히고 미세입자가 떠있는 상징액을 다시 필터 프레스나 원심탈수기로 처리하는 과정을 추가하는 것이 바람직하다.More specifically, in the present invention, in order to simultaneously recover an aqueous solution and an emulsion from a biomass puddle obtained by emulsifying vegetable oil containing a fat-soluble component by friction-type pulverization together with a water-soluble component aqueous solution, A device with a filtering mesh may be used. The size of the emulsion particles formed by the friction milling can not be specifically limited, but usually the diameter is several tens of microns or less (for example, 20 microns or less). Therefore, a device having a mesh, a screen or a filter through which the emulsion particles of this size can pass is preferable. Examples thereof include a filter press, a belt press, a screw press, and a centrifugal dehydrator. Among them, the filter press, the belt press and the centrifugal dehydrator are free from the selection of the filter cloth to control the loss rate of the biomass particles while passing the emulsion particles, and the energy consumption is not large, which is preferable for the solid-liquid separation of the biomass. On the other hand, the screw press has a large loss of biomass because the size of the sieve mesh is usually 0.15 mm or more, allowing the emulsion particles to pass through, but passing through fine biomass particles. Therefore, when the solid-liquid separation is performed using the screw press, it is preferable to add a process of treating the extract with a filter press, a belt press, and a centrifugal dehydrator in order to recover the biomass using the sieve. The centrifuge separates most of the biomass and emits most of the emulsion on the upper layer, which is effective for separation of the emulsion particles, but requires a long time for sufficient separation and consumes a large amount of electrical energy. Therefore, when the centrifugal separator is used for solid-liquid separation, it is preferable to add a process of moving the supernatant liquid floating the fine particles by a filter press or a centrifugal dehydrator by moving the biomass particles for a short period of time.

본 발명에서 상기 수용액과 유탁액의 혼합물로부터 유탁액의 분리 단계에는 정밀여과(microfiltration)를 수행할 수 있고, 상기 분리된 유탁액으로부터 지용성 성분 함유액 분리단계는 분리된 유탁액에 유기용매를 추가하여 혼합한 후 정밀여과(microfiltration) 또는 원심분리를 수행할 수 있으며, 상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 아세토니트릴, 아세톤, 테트라하이드로퓨란 등 주로 수용성 유기용매로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In the present invention, microfiltration can be performed in the step of separating the emulsion from the mixture of the aqueous solution and the emulsion, and the step of separating the lipid soluble component from the separated emulsion can be carried out by adding an organic solvent to the separated emulsion Microfiltration or centrifugal separation may be performed. The organic solvent may be selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetonitrile, acetone and tetrahydrofuran, ≪ / RTI >

보다 구체적으로 상기와 같이 바이오매스로부터 수용액과 유탁액 형태로 회수한 추출물은 바이오매스 중의 수용성 성분과 지용성 성분의 대부분을 함유하면서 입자가 큰 바이오매스와 분리된 상태가 된다. 본 발명은 이 대량의 추출물을 수용액과 고농도 유탁액으로 분리 회수하는 방법을 제공한다. 즉, 추출물을 추가로 정밀여과(microfiltration)하여 맑은 수용액과, 미세한 바이오매스 입자와 함께 고농도로 농축된 지용성 물질 함유 유탁액으로 추가 분획한다. More specifically, the extract recovered in the form of an aqueous solution and an emulsion from the biomass as described above is separated from the biomass having a large particle size, while containing most of the water-soluble component and the fat-soluble component in the biomass. The present invention provides a method for separating and recovering this large amount of an extract into an aqueous solution and a high concentration emulsion. That is, the extract is further microfiltrated and further fractionated into a clear aqueous solution and a highly concentrated lipid-soluble substance-containing emulsion with fine biomass particles.

본 발명에서 분획한 지용성 물질을 다량 함유하는 고농도 유탁액은 이후 추가 정제를 위해 용매를 가하여 녹인 다음 원심분리 혹은 정밀여과에 의해 바이오매스 입자를 분리 제거할 수 있다. 이때 사용하는 용매는 물과 혼합될 수 있는 유기용매로서 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 아세토니트릴, 아세톤, 테트라하이드로퓨란 등의 수용성 유기용매가 적합하며, 지용성 성분 중 목표로 하는 성분의 용해도가 높은 용매를 특히 선별하여 사용할 수 있다. 또한, 이때 분리 공정에 상기 정밀여과기와 원심분리기 등을 사용할 수 있다.The high-concentration emulsion containing a large amount of the lipid-soluble substance fractioned in the present invention can be dissolved in a solvent for further purification, and then the biomass particles can be separated and removed by centrifugation or microfiltration. The organic solvent to be mixed with water is preferably a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetonitrile, acetone or tetrahydrofuran, Can be used in particular. At this time, the fine filter and the centrifugal separator may be used for the separation process.

상기와 같이 본 발명은 바이오매스가 함유하는 수용성 물질과 지용성 물질을 물을 용매로 신속하게 효율적으로 추출, 회수 혹은 제거하기 위해 바이오매스를 다단계에 걸쳐 가공하는 방법을 제공하며, 이를 단계별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명은As described above, the present invention provides a method for processing biomass in multiple stages in order to efficiently extract, recover or remove water-soluble and lipid-soluble substances contained in the biomass by using a solvent in a rapid and efficient manner. The following is an explanation. That is,

1) 조분쇄 상태의 바이오매스에 물을 가하고 마찰식 분쇄에 의해 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 추출하는 단계;1) adding water to the crude pulverized biomass and simultaneously extracting the water-soluble component and the fat-soluble component by friction-type pulverization;

2) 곤죽 상태의 바이오매스로부터 수용액과 유탁액을 함께 분리, 회수 혹은 제거하는 단계로 이루어진 바이오매스로부터 추출성 물질을 제거하는 방법을 제공한다.And 2) separating, recovering or removing the aqueous solution and the emulsion from the biomass in a clogged state, together with removing the extractable material from the biomass.

또한, 본 발명은In addition,

3) 바이오매스로부터 분리 회수된 추출물로부터 큰 부피의 수용액과 소량의 고농도 유탁액-미세 바이오매스 입자 혼합물로 분리하는 단계;3) separating a large volume of aqueous solution and a small amount of high concentration emulsion-fine biomass particle mixture from the extract recovered from the biomass;

4) 유탁액과 미세 바이오매스 혼합물로부터 지용성 성분을 소량의 용액 형태로 분리 회수하는 단계로 이루어진, 바이오매스로부터 지용성 물질을 경제적으로 회수하는 방법을 추가로 제공한다.4) Separating and recovering a fat-soluble component from the emulsion and the micro-biomass mixture in the form of a small amount of a solution, further providing a method for economically recovering the liposoluble material from the biomass.

본 발명의 단계 1에서 마찰식 분쇄로 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 모두 효과적으로 추출하기 위해서는 바이오매스로부터 지용성 성분이 쉽게 유화 용출될 수 있도록 충분한 양의 물을 사용하는 것이 중요하며, 이때 바이오매스와 물의 비율은 1:3 내지 1:20 범위일 수 있다. 바이오매스를 물리적으로 마찰하여 조직을 와해시키는 동시에 수용성 성분과 지용성 성분을 효율적으로 유화 용출시키기 위해서는 바이오매스와 물의 적정한 비율을 유지해야 하는데, 물의 비율이 너무 작으면 용매 효과가 감소하고, 물의 비율이 너무 커지면 바이오매스 간 마찰력이 감소하여 충분한 유화 에너지를 제공할 수 없다. 따라서, 마찰식 분쇄기 내에서 수용성 성분과 지용성 성분의 추출에는 1:3 내지 1:10, 바람직하게는 1:3 내지 1:6의 바이오매스와 물의 비율을 사용하고, 이후 수용액과 유탁액의 회수 직전에 충분한 양의 물을 추가하는 방법이 바람직하다. 또한, 마찰식 분쇄기 내에서 바이오매스의 신속한 수화와 조직 와해, 수용성 성분의 용해와 지용성 성분의 유화 용출을 촉진하기 위해 온수를 사용하는 것이 좋으며, 압력을 통제할 수 있는 경우 그 온도는 바이오매스 중의 헤미셀룰로오스가 가수분해되기 시작하는 온도인 140 oC를 초과하지 않는 것이 바람직하다. In order to effectively extract both the water-soluble component and the fat-soluble component from the biomass by friction milling in step 1 of the present invention, it is important to use a sufficient amount of water so that the fat-soluble component can be easily emulsified and eluted from the biomass, And water may range from 1: 3 to 1:20. In order to efficiently emulsify and dissolve water-soluble components and lipid-soluble components while physically rubbing the biomass to disintegrate the tissues, a proper ratio of biomass to water should be maintained. If the ratio of water is too small, the solvent effect decreases, If it is too large, frictional force between biomass decreases and it can not provide sufficient emulsification energy. Therefore, the ratio of biomass to water of 1: 3 to 1:10, preferably 1: 3 to 1: 6 is used for the extraction of the water-soluble component and the fat-soluble component in the friction mill and then the recovery of the aqueous solution and the emulsion It is preferable to add a sufficient amount of water just before. It is also desirable to use hot water to accelerate hydration of biomass, breakage of tissues, dissolution of water-soluble components and emulsification of fat-soluble components in a friction mill, and when the pressure can be controlled, It is preferable that the temperature does not exceed 140 < 0 > C, the temperature at which hemicellulose begins to hydrolyze.

본 발명의 단계 1에서 바이오매스의 추출에 마찰식 분쇄기로서 트윈 스크루 익스트루더를 사용하는 경우 마찰력을 극대화하면서도 분쇄 효과를 최소화하기 위해 적정한 수의 니딩 블록(kneading block)과 믹싱 스크루(mixing screw)의 조합이 바람직하다. 스크루의 조합은 바이오매스의 종류 및 기계의 크기와 밀접한 관계가 있지만 실험적으로 측정한 추출 효율이 극대가 되는 범위 내에서 분쇄도를 최소화하는 것이 후속 공정에서 바이오매스의 소실율을 줄이기 위해 바람직하다. When the twin screw extruder is used as the friction mill for the extraction of the biomass in the step 1 of the present invention, an appropriate number of kneading blocks and a mixing screw are used to maximize the frictional force while minimizing the grinding effect. Is preferable. Although the combination of the screw is closely related to the type of biomass and the size of the machine, it is desirable to minimize the degree of grinding within a range in which the extraction efficiency as measured experimentally is maximized in order to reduce the loss rate of the biomass in the subsequent process.

본 발명의 단계 2는 곤죽 상태의 바이오매스로부터 수용액과 유탁액을 함께 분리 회수하는 단계인데, 추출성 성분의 회수율을 극대화하기 위해 먼저 곤죽에 충분한 양의 물을 가하여 혼합한다. 이때 필요한 물의 양은 추출물의 회수 방법과 목표 회수율에 따라 조절할 수 있다. 즉, 추출물의 90%를 회수하고자 하면서 고액분리 후 고형물의 수분함량이 50%가 되는 경우 고형물의 10배 상당량의 물을 곤죽에 포함되도록 물을 추가하고 혼합하면 된다. Step 2 of the present invention is a step of separating and recovering an aqueous solution and an emulsion from a biomass in a clogged state. In order to maximize the recovery rate of the extractable component, a sufficient amount of water is added to the clam. The amount of water required can be adjusted according to the method of recovery of the extract and the target recovery rate. That is, in order to recover 90% of the extract, if the water content of the solid after the solid-liquid separation reaches 50%, water may be added and mixed so that 10 times as much water as the solid is contained in the puddle.

고액분리에 사용하는 기기로 상기 언급한 바와 같이 필터 프레스(filter press), 벨트 프레스(belt press), 원심탈수기(centrifugal dehydrator), 스크루 프레스(screw press) 및 원심분리기(centrifuge) 등을 들 수 있다. 필터 프레스, 벨트 프레스 및 원심탈수기는 단독으로 사용할 수 있지만, 스크루 프레스와 원심분리기는 상기 기술한 바와 같이 필터 프레스, 벨트 프레스 및 원심탈수기와 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 필터 프레스, 벨트 프레스 및 원심탈수기는 고형분을 잡기 위해서 다양한 크기의 구멍을 가지는 여과포를 사용하므로 유탁입자의 통과가 자유로우면서도 바이오매스 입자는 통과시키지 않도록 여과포의 구멍크기를 알맞게 선정하여야만 한다. 본 발명에서는 수용액과 유탁액은 통과시키면서 그보다 큰 바이오매스 입자는 잡을 수 있는 구멍을 가진 여과포를 사용하여야 하는데, 직경이 5 내지 50 미크론인 여과포가 바람직하며, 특히 5 내지 15 미크론의 여과포가 더욱 바람직하다. As described above, there are a filter press, a belt press, a centrifugal dehydrator, a screw press, and a centrifuge. . The filter press, the belt press and the centrifugal dehydrator can be used alone, but it is preferable that the screw press and the centrifugal separator are used in combination with the filter press, the belt press and the centrifugal dehydrator as described above. Filter presses, belt presses and centrifugal dehydrators use filter cloths with holes of various sizes to hold solids, so that the hole size of the filter cloth must be properly selected so that the passage of emulsified particles is free, but the biomass particles are not passed through. In the present invention, a filter cloth having a hole capable of catching biomass particles having a size larger than that of an aqueous solution and an emulsion is used. A filter cloth having a diameter of 5 to 50 microns is preferable, and a filter cloth of 5 to 15 microns is more preferable Do.

본 발명의 단계 1과 단계 2로써 지용성 성분을 함유하는 바이오매스로부터 수용성 성분과 지용성 성분을 동시에 추출 회수 혹은 제거함으로써 후속 전처리에 이은 효소당화 및 발효 공정을 원활하게 수행할 수 있게 되지만, 본 발명은 이렇게 회수한 지용성 성분을 보다 부가가치가 높은 물질을 제조하는 데 사용할 수 있도록 중간 원료로 가공하는 방법을 추가로 제공한다. Soluble components and lipid-soluble components can be extracted or removed from the biomass containing lipid-soluble components at the same time as step 1 and step 2 of the present invention, so that the subsequent enzymatic hydrolysis and fermentation process can be smoothly performed. The method further comprises a step of processing the recovered fat soluble component into an intermediate raw material so as to be used for manufacturing a higher value added material.

즉, 본 발명의 단계 3은 바이오매스로부터 분리 회수된 추출물을 다시 대부분의 수용액과 소량의 고농도 유탁액/미세 바이오매스 입자 혼합물로 분리하는 단계이다. 이 단계에서는 수용액만 통과시키고, 유탁입자와 바이오매스 입자는 걸러낼 수 있는 여과장치를 이용할 수 있다. 여기에 가장 적합한 기기는 마이크로미터 이하의 미세공극을 가지는 정밀여과장치이며, 공극의 크기가 0.01 미크론 내지 0.1 미크론인 정밀여과장치가 바람직하다.That is, Step 3 of the present invention is a step of separating the extract recovered from the biomass into a mixture of most aqueous solution and a small amount of high concentration emulsion / fine biomass particles. In this step, a filtration device capable of passing only the aqueous solution and filtering out the emulsion particles and the biomass particles can be used. The most suitable equipment here is a microfiltration device having micropores of micrometers or less, and a microfiltration device having a pore size of 0.01 micron to 0.1 micron is preferable.

본 발명의 단계 4는 유탁액과 미세 바이오매스 혼합물로부터 지용성 성분을 소량의 용액 형태로 분리 회수하는 단계로, 유탁액과 바이오매스 혼합물에 알콜 등의 수용성 용매를 가하여 녹인 다음 다시 정밀여과 혹은 원심분리하는 공정이다. 단계 3에서 얻어진 유탁액은 지용성 성분 이외에도 아직 수용성 성분과 바이오매스 미세입자를 함유하고 있으며, 종종 많은 거품으로 이루어져 있다. 여기에 수용성 용매를 가하고 혼합하면 유탁계는 파괴되어 바이오매스 입자를 함유하는 물층과 지용성 물질을 함유하는 지용성 성분층으로 분리되고, 수용성 용매를 더욱 가하면 미세한 바이오매스 입자만 남긴 채 모두 용해된다. 이후 정밀여과 혹은 원심분리로 바이오매스를 제거함으로써 지용성 성분을 함유하는 용액을 얻게 된다. Step 4 of the present invention is a step of separating and collecting a fat-soluble component from an emulsion and a micro-biomass mixture in the form of a small amount of a solution, dissolving the emulsion and the biomass mixture in a water-soluble solvent such as alcohol and then performing microfiltration or centrifugation . The emulsion obtained in step 3 contains water-soluble components and biomass microparticles in addition to fat-soluble components and often consists of many bubbles. When a water-soluble solvent is added and mixed, the emulsion is destroyed and separated into a water-containing layer containing the biomass particles and a lipophilic component layer containing the liposoluble substance. When the water-soluble solvent is further added, all of the fine biomass particles are dissolved. Thereafter, the biomass is removed by microfiltration or centrifugation to obtain a solution containing a fat-soluble component.

이 지용성 성분을 함유하는 용액은 이후 흡착 크로마토그래피(adsorption chromatography) 등 통상적인 분리 정제 기술을 적용하여 카로텐, 토코페롤 등의 고부가가치 물질을 제조하는데 이용될 수 있다.The solution containing this lipophilic component can then be used to produce high value-added materials such as carotene, tocopherol and the like by applying conventional separation and purification techniques such as adsorption chromatography.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1.  One. 트윈Twin 스크루  Screw 익스트루더와Extruder and 필터 프레스를 이용한 팜  Palm using filter press 공과방으로부터From the room 수용성 성분과 지용성 성분의 동시 제거 혹은 회수 Simultaneous removal or recovery of water-soluble components and fat-soluble components

커팅밀(한국분체기계 제품, 한국)을 사용하여 풍건 상태의 팜 공과방(empty fruit bunch of oil palm, 인도네시아 산, 코린도 그룹 제공)을 파쇄하였다. 트윈 스크루 익스트루더(TEK 40 MHS, 에스엠플라텍 제품, 한국)에 니딩 블록과 믹싱 스크루를 혼합하여 넣고 블록 온도를 섭씨 50도로 설정한 다음 분당 100회전의 속도로 운전하였다. 이 기계에 건조중량 4 kg의 팜 공과방을 투입하면서 비이온수를 가하여 마찰 분쇄하였다. 이때 건조 바이오매스와 물의 비율을 1:4로 유지하였다. 트윈 스크루 익스트루더로부터 배출된 바이오매스 혼합물에 바이오매스 건조중의 6배량에 해당하는 비이온수를 추가하고 혼합하였다. 이것을 15 미크론 여과포가 장착된 필터 프레스(랩 테스트용, 태영필트레이션, 한국)에 넣고 여과하여 수용성 성분과 지용성 성분을 대부분 제거한 젖은 상태의 바이오매스를 얻었다. 바이오매스 중의 추출성 성분 잔류율을 측정하기 위해 젖은 바이오매스를 동결건조한 후 상온에 하루 동안 두어 자연스럽게 수분이 평형에 도달하도록 하였다. 미국 NREL의 연구실 표준분석법에 맞게 105 oC 건조기를 이용하여 수분함량을 측정하였다. 이 시료 5 g(건조중량)을 속시렛(Soxhlet) 용 띰블(thimble)에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출물 무게를 측정하여 원시료 대비 수용성 성분과 지용성 성분비를 산출한 다음 표 1에 나타내었다. 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물 1 kg을 동결 건조하여 고형분을 조제하였다. 이 고형분 중 5 g을 취하여 속시렛 용 띰블에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출 후 띰블에 남은 양을 중량으로 평가하여 바이오매스 잔류율로 환산한 후 표 2에 나타내었다. 나머지 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물을 정밀여과용 막모듈(DFU-0407, Deerfos 제품, 한국)이 장착된 여과장치를 사용하여 여과하였다. 여과 후 여과기를 통과하지 못한 거품을 포함한 부분을 회수하고 무게를 측정하였다. 그 무게만큼의 아세톤을 가하여 녹이고 여과하여 지용성 성분이 고농도로 함유된 용액을 제조하였다.The empty fruit bunch of oil palm (supplied from Korindo Group, Indonesia) was crushed using a cutting mill (Korea Powder Machine Co., Korea). The kneading block and mixing screw were mixed in a twin screw extruder (TEK 40 MHS, SMPLECH Co., Ltd., Korea), and the block temperature was set at 50 ° C and then operated at a speed of 100 revolutions per minute. In this machine, 4 kg of dry pellet was poured into the machine and non-ionized water was added to the pellet. The ratio of dry biomass to water was maintained at 1: 4. The biomass mixture discharged from the twin screw extruder was added and mixed with 6 times as much nonionic water as that of the biomass drying. This was put in a filter press (Lab test, Tae Yeon Filtration, Korea) equipped with a 15-micron filter cloth and filtered to obtain wet state biomass in which water-soluble components and lipid-soluble components were mostly removed. The wet biomass was lyophilized to measure the residual fraction of extractable components in the biomass, and then allowed to stand at room temperature for one day to allow water to reach equilibrium naturally. Moisture content was measured using a 105 o C dryer in accordance with the laboratory standard method of NREL in the United States. 5 g (dry weight) of this sample was placed in a thimble for Soxhlet, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. The weight of the extract was measured and the water-soluble component and fat-soluble component ratio of the raw sample were calculated and shown in Table 1. 1 kg of the extract containing the emulsion and micro-biomass was lyophilized to prepare a solid. 5 g of this solid was taken out and placed in a siphon for syringe, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. After the extraction, the amount remaining in the sieve was evaluated by weight and converted to the biomass residue ratio. Extracts containing the remaining emulsion and micro-biomass were filtered using a filtration device equipped with a microfiltration membrane module (DFU-0407, Deerfos product, Korea). After filtration, the portion containing the bubbles which did not pass through the filter was recovered and weighed. Acetone was added thereto to dissolve and weighed to prepare a solution containing a fat-soluble component at a high concentration.

이와 동일한 방법으로 팜 과육섬유(palm pressed fiber)로부터 추출성 성분을 제거하고, 얻은 바이오매스의 추출성 성분 비율을 상기와 같이 조사한 후 그 결과를 표 1에 표시하였다. 추출물의 바이오매스 함유율을 상기와 같이 측정하고 표 2에 나타내었다. 또한, 나머지 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물은 정밀여과용 막모듈이 장착된 여과장치를 사용하여 여과하였다. 여과 후 여과기를 통과하지 못한 거품을 포함한 부분을 회수하고 무게를 측정하였다. 그 무게만큼의 아세톤을 가하여 녹이고 여과하여 지용성 성분이 고농도로 함유된 용액을 제조하였다.In the same manner, the extractable components were removed from the palm pressed fibers, and the extractable components of the obtained biomass were examined as described above. The results are shown in Table 1. The biomass content of the extract was measured as described above and is shown in Table 2. In addition, the extract containing the remaining emulsion and micro-biomass was filtered using a filtration apparatus equipped with a microfiltration membrane module. After filtration, the portion containing the bubbles which did not pass through the filter was recovered and weighed. Acetone was added thereto to dissolve and weighed to prepare a solution containing a fat-soluble component at a high concentration.

실시예Example 2. 디스크 타입 분쇄기와 원심 탈수기를 이용한 팜  2. Palm using disc type crusher and centrifugal dehydrator 공과방으로부터From the room 수용성 성분과 지용성 성분의 동시 제거 혹은 회수 Simultaneous removal or recovery of water-soluble components and fat-soluble components

건조 상태의 팜 공과방 분쇄물(5 mm 이하) 1 kg에 비이온수 3 리터를 가하여 적셨다. 이 시료를 디스크 타입 분쇄기(laboratory disc mill, Andritz 제품, 미국)에 투입하고 2,000 rpm으로 리파이닝하였다. 분쇄물에 바이오매스 건조중의 6배량에 해당하는 비이온수를 추가하고 혼합하였다. 이 혼합물을 35 미크론 여과포가 장착된 원심 탈수기(peeler type centrifuge, (주)화인 제품, 한국)로 여과하여 수용성 성분과 지용성 성분을 대부분 제거한 젖은 상태의 바이오매스를 얻었다. 바이오매스 중의 추출성 성분 잔류율을 측정하기 위해 젖은 바이오매스를 동결건조한 후 상온에 하루 동안 두어 자연스럽게 수분이 평형에 도달하도록 하였다. 미국 NREL의 연구실 표준분석법에 맞게 105 oC 건조기를 이용하여 수분함량을 측정하였다. 이 시료 5 g(건조중)을 속시렛 용 띰블(thimble)에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출물 무게를 측정하여 원시료 대비 수용성 성분과 지용성 성분비를 산출한 다음 표 1에 나타내었다. 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물 1 kg을 동결 건조하여 고형분을 조제하였다. 이 고형분 중 5 g을 취하여 속시렛 용 띰블에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출 후 띰블에 남은 양을 중량으로 평가하여 바이오매스 잔류율로 환산한 후 표 2에 나타내었다. 나머지 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물은 정밀여과용 막모듈이 장착된 여과장치를 사용하여 여과하였다. 여과 후 여과기를 통과하지 못한 거품을 포함한 부분을 회수하고 무게를 측정하였다. 그 무게만큼의 아세톤을 가하여 녹이고 여과하여 지용성 성분이 고농도로 함유된 용액을 제조하였다.3 kg of non-ionized water was added to 1 kg of the dry palm and mortar (5 mm or less). This sample was introduced into a disk type mill (Andritz product, USA) and refined at 2,000 rpm. To the pulverized material, nonionic water corresponding to 6 times of the amount of biomass dried was added and mixed. The mixture was filtered with a peeler type centrifuge (manufactured by FINE CO., LTD., Korea) equipped with a 35 micron filter cloth to obtain a wet state biomass in which water-soluble components and lipid-soluble components were mostly removed. The wet biomass was lyophilized to measure the residual fraction of extractable components in the biomass, and then allowed to stand at room temperature for one day to allow water to reach equilibrium naturally. Moisture content was measured using a 105 o C dryer in accordance with the laboratory standard method of NREL in the United States. 5 g of this sample (in the dry state) was placed in a thimble for rapid shaking, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. The weight of the extract was measured and the water-soluble component and fat-soluble component ratio of the raw sample were calculated and shown in Table 1. 1 kg of the extract containing the emulsion and micro-biomass was lyophilized to prepare a solid. 5 g of this solid was taken out and placed in a siphon for syringe, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. After the extraction, the amount remaining in the sieve was evaluated by weight and converted to the biomass residue ratio. Extracts containing the remaining emulsion and micro-biomass were filtered using a filtration unit equipped with a microfiltration membrane module. After filtration, the portion containing the bubbles which did not pass through the filter was recovered and weighed. Acetone was added thereto to dissolve and weighed to prepare a solution containing a fat-soluble component at a high concentration.

실시예Example 3.  3. 트윈Twin 스크루  Screw 익스트루더와Extruder and 필터 프레스를 이용한 옥수수 줄기로부터 수용성 성분과 지용성 성분의 동시 제거 혹은 회수 Simultaneous removal or recovery of water-soluble and lipid-soluble components from corn stalks using a filter press

커팅밀(한국분체기계 제품, 한국)을 사용하여 풍건 상태의 옥수수 줄기(찰옥4호, 한국)를 파쇄하였다. 트윈 스크루 익스트루더(TEK 40 MHS, 에스엠플라텍 제품, 한국)에 니딩 블록과 믹싱 스크루를 혼합하여 넣고 블록 온도를 섭씨 50도로 설정한 다음 분당 100회전의 속도로 운전하였다. 이 기계에 건조중량 4 kg의 옥수수 줄기를 투입하면서 옥수수 기름과 비이온수를 가하여 마찰 분쇄하였다. 이때 건조 바이오매스, 옥수수 기름 및 물의 비율을 1:0.05:4로 유지하였다. 트윈 스크루 익스트루더로부터 배출된 바이오매스 혼합물에 바이오매스 건조중의 6배량에 해당하는 비이온수를 추가하고 혼합하였다. 이것을 15 미크론 여과포가 장착된 필터 프레스(랩 테스트용, 태영필트레이션, 한국)에 넣고 여과하여 수용성 성분과 지용성 성분을 대부분 제거한 젖은 상태의 바이오매스를 얻었다. 바이오매스 중의 추출성 성분 잔류율을 측정하기 위해 젖은 바이오매스를 동결건조한 후 상온에 하루 동안 두어 자연스럽게 수분이 평형에 도달하도록 하였다. 미국 NREL의 연구실 표준분석법에 맞게 105 oC 건조기를 이용하여 수분함량을 측정하였다. 이 시료 5 g(건조중)을 속시렛 용 띰블(thimble)에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출물 무게를 측정하여 원시료 대비 수용성 성분과 지용성 성분비를 산출한 다음 표 1에 나타내었다. 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물 1 kg을 동결 건조하여 고형분을 조제하였다. 이 고형분 중 5 g을 취하여 속시렛 용 띰블에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출 후 띰블에 남은 양을 중량으로 평가하여 바이오매스 잔류율로 환산한 후 표 2에 나타내었다. 나머지 유탁액과 미세 바이오매스를 포함하는 추출물은 정밀여과용 막모듈이 장착된 여과장치를 사용하여 여과하였다. 여과 후 여과기를 통과하지 못한 거품을 포함한 부분을 회수하고 무게를 측정하였다. 그 무게만큼의 아세톤을 가하여 녹이고 여과하여 지용성 성분이 고농도로 함유된 용액을 제조하였다.Using a cutting mill (Korea Powder Machinery Co., Korea), corn stalks in the air-dried state (Chalok 4, Korea) were crushed. The kneading block and mixing screw were mixed in a twin screw extruder (TEK 40 MHS, SMPLECH Co., Ltd., Korea), and the block temperature was set at 50 ° C and then operated at a speed of 100 revolutions per minute. Corn corn oil and non-ionized water were added to this machine while pulverizing 4 kg of corn stalks. The ratio of dry biomass, corn oil and water was maintained at 1: 0.05: 4. The biomass mixture discharged from the twin screw extruder was added and mixed with 6 times as much nonionic water as that of the biomass drying. This was put in a filter press (Lab test, Tae Yeon Filtration, Korea) equipped with a 15-micron filter cloth and filtered to obtain wet state biomass in which water-soluble components and lipid-soluble components were mostly removed. The wet biomass was lyophilized to measure the residual fraction of extractable components in the biomass, and then allowed to stand at room temperature for one day to allow water to reach equilibrium naturally. Moisture content was measured using a 105 o C dryer in accordance with the laboratory standard method of NREL in the United States. 5 g of this sample (in the dry state) was placed in a thimble for rapid shaking, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. The weight of the extract was measured and the water-soluble component and fat-soluble component ratio of the raw sample were calculated and shown in Table 1. 1 kg of the extract containing the emulsion and micro-biomass was lyophilized to prepare a solid. 5 g of this solid was taken out and placed in a siphon for syringe, and water and ethanol were sequentially extracted with a solvent. After the extraction, the amount remaining in the sieve was evaluated by weight and converted to the biomass residue ratio. Extracts containing the remaining emulsion and micro-biomass were filtered using a filtration unit equipped with a microfiltration membrane module. After filtration, the portion containing the bubbles which did not pass through the filter was recovered and weighed. Acetone was added thereto to dissolve and weighed to prepare a solution containing a fat-soluble component at a high concentration.

비교예 1. 바이오매스의 조성 분석Comparative Example 1. Composition analysis of biomass

팜 공과방(empty fruit bunch), 팜 과육섬유 및 옥수수 줄기 분쇄물(20 메시 이하)을 각각 5 g씩(건조중) 취하여 속시렛 용 띰블(thimble)에 넣고 물과 에탄올을 용매로 순차적으로 추출하였다. 추출물 무게를 측정하여 원시료 대비 수용성 성분과 지용성 성분비를 산출한 다음 표 3에 나타내었다.5 g each of empty fruit bunch, palm pulp fiber and corn stalks (20 mesh or less) are taken (in the dry state), placed in a thimble for shorthand, and water and ethanol are sequentially extracted with a solvent Respectively. The weight of the extracts was measured and the water-soluble components and lipid-soluble components were calculated from the raw samples.

비교예 2. 온수를 이용한 팜 공과방으로부터 추출성 물질의 제거Comparative Example 2 Removal of Extractable Substances from Farm Balls Using Hot Water

팜 공과방 분쇄물(20 메시 이하) 1 kg(건조중)을 5 리터용 광목자루에 넣고 입구를 묶은 다음 50 oC의 물 20 리터가 담겨있는 전기온수기(명보산업 제품, 한국)에 넣어 12 시간 동안 추출하였다. 자루를 꺼내어 짤순이에 넣고 1 시간 동안 탈수하였다. 상기 과정을 1회 더 반복한 후 45 oC 열풍건조기에 넣어 48 시간 건조하였다. 이 바이오매스의 추출성 성분 잔류율을 상기 실시예 1에서와 같이 측정하고 그 결과를 표 3에 표시하였다.1 kg (under dry) of the crusher (20 mesh or less) is put into a 5 liter litter bag and the entrance is bundled and then placed in an electric water heater (Myeongbo Industrial Co., Korea) containing 20 liters of water at 50 o C Lt; / RTI > The bag was taken out and put into a syringe and dehydrated for 1 hour. The above procedure was repeated one more time and then dried in a 45 ° C. hot air dryer for 48 hours. The extractable component retention rate of this biomass was measured as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

하기 표 1에는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 추출성 성분 제거 후 바이오매스의 조성을 나타내었다.Table 1 below shows the composition of the biomass after the removal of the extractable component according to Examples 1 to 3 of the present invention.

구성성분(%)Components (%) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 팜 공과방Palm Ball Room 팜 과육섬유Palm pulp fiber 팜 공과방Palm Ball Room 옥수수 줄기Corn stalk 수용성 성분Water-soluble component 1.31.3 1.91.9 2.32.3 2.52.5 지용성 성분Lipophilic component 0.60.6 0.80.8 1.11.1 0.30.3 불용성 성분Insoluble component 98.198.1 97.397.3 96.696.6 97.397.3 system 100100 100100 100100 100100

하기 표 2에는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 추출 과정 중 바이오매스 손실율을 나타내었다.Table 2 below shows the biomass loss rates during the extraction process according to Examples 1 to 3 of the present invention.

처리 구분Treatment 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 팜 공과방Palm Ball Room 팜 과육섬유Palm pulp fiber 팜 공과방Palm Ball Room 옥수수 줄기Corn stalk 바이오매스
손실율(%)
Biomass
Loss rate (%)
0.80.8 0.70.7 1.21.2 0.50.5

하기 표 3에는 본 발명의 비교예 1과 비교예 2의 팜 공과방, 팜 과육섬유, 옥수수 줄기의 원료 바이오매스의 조성을 나타내었다.Table 3 shows the composition of the raw material biomass of the palm fronds, palm pulp fibers and corn stalks of Comparative Examples 1 and 2 of the present invention.

구성성분(%)Components (%) 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 팜 공과방Palm Ball Room 팜 과육섬유Palm pulp fiber 옥수수 줄기Corn stalk 팜 공과방Palm Ball Room 수용성 성분Water-soluble component 10.610.6 15.115.1 20.020.0 1.21.2 지용성 성분Lipophilic component 4.84.8 6.46.4 1.11.1 4.84.8 불용성 성분Insoluble component 84.684.6 78.578.5 78.978.9 94.094.0 system 100100 100100 100100 100100

상기 표 1의 실시예 1과 2에서와 같이 팜 공과방과 팜 과육섬유의 수용성 성분과 지용성 성분비는 비교예 1의 원시료 조성에 비해 현저히 작아졌고, 반면에 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 이루어진 불용성 성분의 비율은 96% 이상으로 본 발명의 추출성 제거 방법이 얼마나 효과적인지 알 수 있다. 그러나 온수로 추출한 팜 공과방은 비교예 2와 같이 수용성 성분은 크게 감소하였지만, 지용성 성분은 비율은 거의 변함이 없을 만큼 지용성 성분의 추출 제거에 효과가 없었다.As shown in Examples 1 and 2 in Table 1, the water-soluble components and the fat-soluble component ratios of the palm fronds and palm pulp fibers were significantly smaller than those of the raw material of Comparative Example 1, while the insoluble components of cellulose, hemicellulose and lignin The ratio is 96% or more, and it can be known how effective the extractability elimination method of the present invention is. However, as shown in Comparative Example 2, the water-soluble components of the palm and the chambers extracted by hot water were largely reduced, but the lipophilic components were not effective in extracting and removing the lipid soluble components.

식물유가 거의 함유되어 있지 않아서 지용성 유용 성분 추출을 위해 옥수수 기름을 첨가하였던 실시예 3은 추출 후 지용성 성분의 비율이 1.1%에서 0.3%로 줄어서 효과가 있다는 것을 알 수 있다. It can be seen that Example 3 in which corn oil was added for extracting oil-soluble useful components because vegetable oil was hardly contained was effective in reducing the ratio of fat-soluble components after extraction to 1.1% to 0.3%.

반면에, 추출 과정에서 추출물로 유실된 바이오매스의 양은 매우 적어서 전체 바이오매스 건조중량의 1% 내외인 것을 알 수 있으며, 특히 마찰식 분쇄기로 트윈 스크루 익스트루더를 사용하는 것이 바이오매스 손실률을 저감하는 데 효과적인 것을 알 수 있다On the other hand, the amount of biomass lost as an extract in the extraction process is very small, which is about 1% of the total biomass dry weight. In particular, using a twin screw extruder as a friction mill reduces the loss of biomass Can be found to be effective in

Claims (9)

바이오매스 조분쇄물에 물 또는 물과 소수성 용매를 함께 첨가 후 마찰을 수행하여 수용성 성분의 용해와 지용성 성분을 유화 용출을 통한 수용액과 유탁액의 혼합액을 포함하는 바이오매스의 곤죽 제조단계;
상기 바이오매스의 곤죽 제조단계를 거쳐 곤죽의 형태가 된 바이오매스 조분쇄물로부터 전처리용 바이오매스와 추출성 성분이 함유된 수용액과 유탁액의 혼합액을 분리하는 혼합액 분리단계;
상기 혼합액으로부터 수용액과 유탁액을 분리하는 유탁액 분리단계; 및
분리된 유탁액으로부터 지용성 성분 함유액을 분리하는 지용성 성분 함유액 분리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
A step of preparing a biomass comprising a mixture of an aqueous solution and an emulsion by dissolving a water-soluble component and emulsifying and dissolving a lipophilic component by adding water or a hydrophobic solvent together to the biomass crude pulverized product, followed by performing friction;
Separating the biomass for pretreatment from the biomass pulverized product in the form of a puddle through the puddle-making step of the biomass, and a mixture liquid of the aqueous solution containing the extractable component and the emulsion;
An emulsion separation step of separating the aqueous solution and the emulsion from the mixed solution; And
Comprising a step of separating the fat-soluble component-containing liquid from the separated emulsion.
청구항 1에 있어서,
상기 바이오매스의 곤죽 제조단계에서 첨가되는 물은 연수 또는 비이온수인 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water added in the step of producing the pomegranate of the biomass is soft water or non-ionized water.
청구항 1에 있어서,
상기 바이오매스의 곤죽 제조단계에서 물과 함께 첨가되는 소수성 용매는 식물유(plant oil), 광물유(petrolleum oil) 또는 지방족 알콜(fatty alcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
The hydrophobic solvent to be added together with water in the pomace production step of the biomass is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of plant oil, petrolleum oil and aliphatic alcohol A method for recovering an extractable component from biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 바이오매스의 곤죽 제조단계는 바이오매스 조분쇄물을 싱글 스크루 익스트루더(single screw extruder), 또는 트윈 스크루 익스트루더(twin screw extruder) 중 어느 하나 이상의 조합을 이용하여 마찰을 수행하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of manufacturing the biomass is characterized in that the biomass coarse material is subjected to friction using a combination of at least one of a single screw extruder or a twin screw extruder And recovering the extractable component from the biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합액 분리단계는 필터 프레스(filter press), 벨트 프레스(belt press), 스크루 프레스(screw press) 및 원심탈수기(centrifugal dehydrator) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 이용하여 혼합액과 전처리용 바이오매스를 분리하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
Separating the mixed liquid and the biomass for pretreatment by using any one or two or more of a filter press, a belt press, a screw press, and a centrifugal dehydrator And recovering the extractable component from the biomass.
청구항 5에 있어서,
상기 혼합액 분리단계는 여과포를 이용한 여과를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method of claim 5,
Wherein the step of separating the mixed liquor further comprises performing filtration using a filter cloth to recover the extractable component from the biomass.
청구항 1에 있어서,
상기 유탁액 분리단계는 정밀여과(microfiltration)와 원심분리(centrifugation) 중 어느 한 가지를 수행하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said emulsion separation step performs either microfiltration or centrifugation. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
청구항 1에 있어서,
상기 지용성 성분 함유액 분리단계는 분리된 유탁액에 유기용매를 추가한 후 정밀여과(microfiltration) 또는 원심분리를 수행하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the liposoluble component-containing liquid separation step is performed by adding an organic solvent to the separated emulsion, followed by microfiltration or centrifugation.
청구항 8에 있어서,
상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 아세토니트릴, 아세톤, 테트라하이드로퓨란의 수용성 유기용매로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 추출성 성분을 회수하는 방법.
The method of claim 8,
Wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of water-soluble organic solvents of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetonitrile, acetone and tetrahydrofuran. .
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