KR100522207B1

KR100522207B1 - 초임계유체추출기술을 이용한 참기름의 미립분쇄 추출방법

Info

Publication number: KR100522207B1
Application number: KR10-2004-0003638A
Authority: KR
Inventors: 김진성; 김홍달; 김두명; 김희용; 구대림; 김인기; 한기현
Original assignee: (주)타렉스
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-10-18
Also published as: KR20050075923A

Abstract

본 발명은 초임계유체추출기술을 이용하여 참깨 또는 참깨박으로부터 유효성분인 리그난 성분을 포함한 참기름의 추출수율을 높여 상품가치 및 생산성이 우수한 참기름의 추출방법에 대한 것이다.

본 발명은 초임계유체추출장치를 통한 참깨 또는 참깨박에서 참기름을 추출하는 방법에 있어서, 상기 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자의 크기를 0.5~3mm로 분쇄한 참깨 또는 참깨박을 투입하는 단계, 상기 추출반응기 내부에 유체저장조로부터 추출용매인 CO₂를 공급하는 단계, 상기 추출반응기 내부에 공급된 CO₂의 압력을 470~650bar, 온도를 40~60℃로 유지하여 업플로우 방식으로 리그난 성분이 포함된 참기름을 추출하는 단계, 상기 추출반응기에서 추출된 리그난 성분이 포함된 참기름으로부터 상기 CO₂ 의 압력을 50~65bar로 감압하여 분리하는 단계, 및 상기에서 분리된 CO₂는 유체저장조로 이동하여 손실된 CO₂를 보충한 후 다시 추출반응기로 순환공급하고, CO₂ 와 2차에 걸쳐 분리된 리그난 성분이 포함된 참기름을 수거하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

초임계유체추출기술을 이용한 참기름의 미립분쇄 추출방법{A Method For Extracting Sesame Oil By Supercritical Fluid Extraction Technology And Small Grain Crush}

산업전반에 걸쳐 모든 공정에서 환경에 대한 관심이 증가되는 현 상황에서 천연물 유효 성분을 추출, 정제하는 공정 또한 기존의 유기용매를 이용한 추출, 정제 공정이 갖는 여러 문제점, 즉 환경 및 인체 독성, 목적 성분에 대한 비선택성, 고비용 등을 해결할 수 있는 새로운 공정을 도입하기 위한 다각도의 시도가 국내외에서 모색되고 있다.

그 결과, 공정 유체로서 초임계 유체를 사용하는 기술은 정밀화학, 에너지, 환경, 신소재 등 제반 산업에 급속도로 파급되면서 전통적인 다양한 분리기술을 초임계 유체 공정을 이용하는 신기술로 대체해가고 있다.

이에 초임계유체추출기술을 살펴보면, 모든 순수 물질은 온도, 압력의 변화에 따라 기체 및 액체 고체 등의 상태(phase)를 나타낸다. 기체 및 액체의 상전이 곡선인 증기압 곡선을 살펴보면 온도가 증가함에 따라 압력도 함께 증가하는 데, 이는 새로운 평형점에 도달하기 위한 결과로써 증기압의 증가를 가져오고 결국 액상과 기상 사이의 밀도 차이가 감소된다. 이러한 액체와 기체의 밀도 차이가 임계점 이라는 곳에서 동일해져 구별할 수 없게 된다. 임계점 이상의 영역에서는 압력을 증가시켜도 액화현상이 일어나지 않고 또한 온도를 높여도 기화현상이 일어나지 않는다.

이러한 임계점 이상에서 기체와 액체의 중간 성격을 갖는 유체를 초임계 유체라 정의한다. 초임계 유체는 미세한 온도, 압력 변화에도 밀도가 크게 변하므로 용해력을 쉽게 조절할 수 있으며 또한 기체 및 액체와는 또 다른 고유의 특성을 갖추고 있다.

즉, 용매와 용질 분자 사이의 상호작용에 관련된 용해(dissolution), 기질(matrix)로부터 용질을 분리해 내는 능력과 밀접한 연관성을 갖는 밀도(density) 등의 측면에서는 액체의 특성을 나타내며 기질 투과성과 관련이 있는 높은 확산도(diffusivity), 낮은표면 장력(surface tension) 등은 기체의 성질을 나타낸다.

초임계 유체 추출기술(Supercritical Fluid Extraction Technology)은 임계 온도 및 임계 압력 이상의 유체를 사용하는 기술로 의약품, 식품가공 및 석유화학물질 정제 등의 추출, 정제관련 분야에서 기존의 공정을 대체할 수 있는 새로운 환경 친화적 청정기술로 주목받고 있다. 특히, 근자에 이르러 에너지 자원 가격의 상승, 전통적인 분리 공정이 지니는 환경폐해, 기체나 액체 공정으로 제조가 불가능한 특수 목적 신소재 수요의 신장 등의 이유로 선진 각국에서는 지난 30여 년간, 전통적인 공정으로 기체나 액체를 사용하는 개념을 탈피하여 초임계 유체 기술을 공정 유체로 사용하는 신공정 유체기술의 개발에 심혈을 기울여 오고 있다.

초임계유체 추출은 초임계 상태의 유체가 갖는 여러 장점을 이용하는 기술로서 증류(distillation)와 추출(extraction)의 원리가 같이 적용되는 복합 기술의 성격을 갖기 때문에 여러 가지 독특한 장점을 갖는다. 초임계유체는 압력온도의 조작에 의하여 고밀도 상태에서 저밀도 상태에 어떤 조건 설정도 가능하기 때문에 분획, 분리 등의 선택성이 뛰어나서 고순도의 제품을 얻을 수 있고, 추출용매를 손실 없이 거의 완전하게 회수할 수 있으며, 잔존 용매가 없는 정제물을 얻을 수 있다.

또한, 초임계유체의 점도가 작아 시료에의 침투성이 좋아 추출효율이 높으며 또한 확산 계수(diffusion coefficient)가 크므로 추출속도가 빠르며, 비교적 저온에서 추출함으로서 열에 의한 손상을 피할 수 있고, 시료와 초임계유체와의 밀도차이가 크고 초임계유체의 점도가 낮으므로 추출 잔유물과 용매의 분리가 용이한 장점 등 많은 장점을 가지고 있다. 그러나, 고압장치를 사용하여야 하므로 시설비 및 유지비가 많이 드는 단점이 있어 초임계유체를 이용하는 추출은 고효율로 이루어져야만이 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.

이와 더불어, 참깨에는 다른 식품에서는 별로 볼 수 없는 유효성분인 리그난류(Lignans)가 포함되어 있다. 리그난이라고 부르는 화합물은 파라히드록시 페닐프로판(p-Hydroxyphenylpropane)이라는 화합물이 짝지움한 구조를 갖는 저분자 천연물을 총칭하는 것으로서 참깨에 존재하는 대표적인 리그난은 세사민과 세사몰린이다.

국산참깨의 세사민 및 세사몰린의 함량은 품종, 종피색, 산지 등에 따라 차이가 있지만 각각 0.21~0.47%, 0.17~0.33%의 범위에서 존재한다. 또 이 성분은 모두 지용성이어서 참기름을 짜면 기름속으로 이행된다. 참기름이 불포화지방산의 함량이 높으면서도 다른 기름보다 산화 안정성이 높다는 것은 매우 흥미있는 사실인데 이것은 참깨를 볶으면 세사몰린이 열분해하여 항산화성이 강한 세사몰이 생성되는 결과다.

산소는 우리들의 호흡작용을 비롯하여 에너지의 대사에 필수적이지만 반응성이 강한 활성산소가 과잉으로 생성되면 이것이 생체 내의 단백질, 지방, 핵산 등의 성분과 반응하여 여러 가지 손상과 해독을 가져온다. 그러나 우리 신체에는 이 활성산소에 의한 손상과 해독을 방어하는 작용도 갖추고 있다. 그 대표적인 것은 항산화 효소이지만 항산화물질도 이런 작용을 하게 된다. 참깨가 노화를 억제하는 효과가 있다는 것을 확인시키는 연구결과가 보고 되었다. 즉, 일본의 야마시타 교수팀은 노화촉진모델 흰쥐에 참깨를 20% 함유한 사료를 먹여 7개월간 사육하고 참깨 첨가사료를 먹이지 않은 흰쥐와 노화도 평가를 한 결과 참깨첨가사료로 사육한 쪽이 확실하게 노화가 억제되는 것을 관찰하였다고 보고 하였다. 또 참깨대신 참깨 리그난인 세사미놀을 사료에 첨가하여 사육하여도 노화억제효과가 확인되었다고 한다.

한편, 세사민은 간장에서의 알콜분해를 촉진시키는 효과가 보고 되고 있으며 음주시의 간장보호와 숙취예방을 위한 건강식품으로 세사민 캡슐이 시판되고 있다. 또 암세포의 증식을 억제하는 효과가 있는 것도 보고 되고 있다. 특히 화학물질에 의해 유발된 유방암의 증식억제에 효과가 있다고 한다. 또 혈청 콜레스테롤의 농도를 낮추는 작용, 혈압상승을 억제하는 작용 등도 보고 되었다.

상기와 같은, 여러모로 유용한 리그난성분의 추출이 가능한 참깨에서 참기름을 추출하는 종래의 공정은 일반적으로 고온에서 참깨를 볶은 후 압착 기계를 이용하여 착유를 했는데, 이러한 경우 압착기의 성능에 좌우되어 참기름의 수율이 결정되었으며 부산물로 얻어지는 참깨박에는 9~15%의 참기름이 함유되어 있었으나 현재 폐기물로 처리되거나 헥산을 이용하여 용매 추출하여 참기름을 추출하고 있는 실정이다.

그러나, 상기의 종래 참기름 추출방법 중 압착기계를 이용하는 방법은, 참깨 또는 참깨박 중에 잔류되는 참기름과 향미 성분을 효율적으로 추출할 수 없을 뿐아니라, 작업이 번거롭고 시간이 오래 걸렸으며, 참깨박으로부터 헥산을 사용하여 참기름을 추출하는 것은 이미 대두나 해바라기, 옥수수 등에서 기름을 추출하는 방법으로 쉽게 참기름을 추출할 수는 있으나 최종단계에서 헥산을 제거하는 공정이 필요하다. 하지만, 상기에서 헥산을 제거하는 공정은 환경적인 문제뿐만 아니라 헥산을 제거하는 공정에서 참기름의 향미 성분까지 제거가 되므로 천연의 향이 장점인 참기름에 향이 제거되어 참기름으로써 가치가 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 종래에 초임계유체추출기술을 이용하여 참기름을 추출하는 방법에 대한 기술이 한국특허출원 제 1993-0016128호와 같이 공개되었으나, 이의 핵심기술부분인 압력 60~700kg/㎠에 온도 20~100℃의 설정영역자체는 참기름의 추출 수율 및 유효성분의 추출능을 고려치 않고 초임계유체추출 가능한 모든 영역을 설정한 것이며, 본 발명자들의 실험결과 상기 수치한정의 상한과 하한값으로는 참기름의 추출시 추출수율 및 유효성분의 함량이 낮은 문제점이 있었다.

이에 따라, 참깨 또는 참깨로부터 1차적으로 착유한 후 부산물로 얻어지는 참깨박을 기초 원료로 하여 참기름 및 이들의 향기성분과 유효 성분인 리그난성분을 효율적으로 추출 제조하는 방법이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 초임계유체추출기술을 이용하여 참깨 또는 참깨박으로부터 유효성분인 리그난 성분을 포함한 참기름의 추출수율을 높여 상품가치 및 생산성이 우수한 참기름의 추출방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 초임계유체추출장치를 통한 참깨 또는 참깨박에서 참기름을 추출하는 방법에 있어서, 상기 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자의 크기를 0.5~3mm로 분쇄한 참깨 또는 참깨박을 투입하는 단계, 상기 추출반응기 내부에 유체저장조로부터 추출용매인 CO₂를 공급하는 단계, 상기 추출반응기 내부에 공급된 CO₂의 압력을 470~650bar, 온도를 40~60℃로 유지하여 업플로우 방식으로 리그난 성분이 포함된 참기름을 추출하는 단계, 상기 추출반응기에서 추출된 리그난 성분이 포함된 참기름으로부터 상기 CO₂ 의 압력을 50~65bar로 감압하여 분리하는 단계, 및 상기에서 분리된 CO₂는 유체저장조로 이동하여 손실된 CO₂를 보충한 후 다시 추출반응기로 순환공급하고, CO₂ 와 2차에 걸쳐 분리된 리그난 성분이 포함된 참기름을 수거하는 단계로 구성된다.

또한, 상기 분리하는 단계는 상기 추출반응기에서 추출된 리그난 성분이 포함된 참기름으로부터 상기 CO₂ 의 압력을 100~150bar로 감압하여 1차 분리하는 단계, 및 상기에서 1차 분리된 CO₂ 의 압력을 50~65bar로 재감압하여 2차 분리하는 단계로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 참깨 또는 참 깨박을 투입하는 단계에서 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자의 크기를 0.5mm로 분쇄한 참깨 또는 참깨박을 투입하고, 참기름을 추출하는 단계에서 추출반응기 내부에 공급된 CO₂의 압력을 550bar, 온도를 55??로 유지하면 가장 큰 추출수율을 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 CO₂를 추출 용매로 초임계유체추출기술을 이용하여 참깨 또는 참깨박의 입자의 크기를 0.5~3mm의 조건을 맞춰주면 유효성분인 리그난성분을 다량 포함하고 향이 그대로 유지되어 상품성이 뛰어난 참기름의 추출이 가능할 뿐 아니라 미립분쇄를 적용하여 추출수율을 더욱 높일 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용하는 초임계유체추출장치(Supercritical Fluid Extraction Apparatus)는 일반적으로, 4부분으로 구분할 수 있다. 첫번째로 고순도의 초임계 이산화탄소의 공급원인 유체 저장조는 실험실규모에서 주로 고순도의 액화 탄산가스 실린더이다. 둘째로 일정하거나 쉽게 압력과 유량을 조절할 수 있는 고압펌프가 있으며, 고압 펌프의 경우 체크밸브라 하여 반응기 내로 밀려 들어간 압력이 역류하는 것을 방지하는 장치가 부착이 되어 있다. 셋째로 추출조에는 시료가 담겨지는데 일정한 온도가 유지되어야 하므로 항온조에 설치된다. 넷째로 제한기(restrictor)는 추출조에서 필요한 압력을 일정하게 유지하도록 한다. 유체저장조는 주로 강철이나 알루미늄, 스테인리스 스틸로 된 실린더이다. 실린더내의 압력은 내용물이 액체로 존재하기에 충분할 만큼 높다. 초임계유체 추출에서 사용되는 고압펌프는 에이치피엘씨(HPLC)나 초임계유체 크로마토그래피에서 사용되는 펌프와 유사하다. 그러나 초임계유체 크로마토그래피에서 사용되는 압력이나 밀도의 증가장치는 필요치 않다. 최적의 성능을 나타내기 위해서는 70~700bar의 압력을 얻을 수 있어야 하며 조작압력은 일정하게 유지하여야 하며 즉시 측정하여야 한다. 1.0~100ml/min에서 재현가능해야 하며 유량에서 펄스가 없어야 한다. 추출조는 초임계유체가 접촉할 수 있는 곳으로 미지의 시료가 놓여지는 곳이다. 초임계유체 추출에서 효율적으로 사용되기 위해서는 몇 가지의 조건을 만족해야 한다.

이러한 초임계유체추출장치는, 초임계유체의 비휘발성 혼합물을 용해시키는 능력과 압력에 따른 급격한 용해도의 변화는 액체추출이나 증류시의 에너지 필요량을 감소시킬 수 있다. 원하는 물질을 선택적으로 추출하기 위해서는 초임계유체의 용매력이 중요한데 이를 위해 초임계유체에서는 압력, 온도 그리고 용매와 같은 많은 선택사항들을 변화시켜 조절할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 CO₂를 추출용매로 사용하였는데, 이는 초임계유체 추출에서 주로 사용되는 용매로, 추출 후 대기압하에서 기화하여 대기중에 방출되므로 잔존용매가 존재하지 않아서 비독성, 비위험성이며, 음식물과 의약품 제조 산업에서 생산물을 오염없이 만드는 데 사용될 수 있다. 액체 추출은 증류나 진공상태에서의 분리과정 단계를 거친 후에도 잔존 유독성 유기용매를 남긴다. 초임계유체의 밀도 그리고 용매능력을 유기용매의 밀도나 용매능력과 비교해 볼 때 보다 낮은 점도와 보다 높은 확산력 등의 높은 전달효율을 지니고 있다. 따라서, 올리고머로 다양한 구성 성분들이 비슷한 휘발도를 가지더라도 추출물은 각 성분으로 분리되어질 수 있는 다양한 장점이 있기 때문에 본 발명에서는 CO₂를 추출용매로 한 초임계유체추출장치를 이용한다.

이와 더불어, 참깨에는 다른 식품과 달리 유효성분인 리그난류의 추출이 가능한데, 이 특수성분인 리그난류의 종류와 그 작용을 지금까지 연구보고된 것을 기초로 하여 요약하면 아래 표 1과 같다.

종 류	함량(100%)	기능 및 작용
세사민(Sesamin)	0.2~0.5	프로스타그린딘제어,콜레스테롤강하, 간기능활성
세사몰린(Sesamolin)	0.1~0.3	화학적으로 유발된 유방암의 예방효과,분해하면 세사몰, 세사미놀로 되어 강력한 항산화성
(페놀류)세사몰리놀세사미놀피노레시놀P₁ 세사몰	미량미량미량미량미량	항산화물질, 생체내의 산화방지강력한 항산화물질, 열에 안정항산화물질항산화물질세사몰린의 분해산물, 강력한 항산화물질

이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 많은 장점을 가진 초임계유체추출장치를 이용하여 상기 표 1에 나타낸 참깨의 유효성분인 리그난성분이 함유된 참기름을 효율적으로 추출하는 방법 및 조건에 대해 연구한 결과이다.

본 발명에 따른 초임계유체추출기술을 이용한 참깨 또는 참깨박 으로부터 리그난 성분이 포함된 참기름의 고효율 추출방법을 순서대로 살펴보면, 우선, 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자 크기를 0.5~3mm로 분쇄한 참깨 또는 참기름을 착유한 후 부산물로 얻어지는 참깨박을 투입 후, 노즐(밸브)에 가압된 CO₂를 열교환기를 거쳐 펌프를 통하여 하층부에서부터 공급하여 백플레쥬어 레귤레이터(back pressure regulator)에 의해 반응기 안의 압력을 조절하며 반응기를 둘러싼 히터를 통하여 일정 온도를 유지한다.

그리고, 추출용매인 CO₂는 초임계 이산화탄소는 하층부로부터 참깨 및 참깨박과 접촉하는 업플로우(up-flow) 방식으로 참기름을 추출하는데, 이때 추출반응기 내부의 온도 및 압력은 CO₂의 임계온도인 31.1℃와 임계압력인 73.8bar보다 높은 온도인 40~60℃와 470~650bar 압력하에서 1시간이상 추출한다.

그 후에, 추출된 참기름은 상층부의 밸브를 통하여 백플레쥬어 밸브를 통과하면서 감압되어 약 100~150bar로 유지된 분리기 1에서 CO₂와 참기름으로 1차 분리되며, 상기에서 1차 분리된 CO₂는 다시 50~65bar 압력과, CO₂의 기상 조건인 30~60℃온도로 감압된 분리기 2에서 이산화탄소가 액상에서 기상으로 상변화를 일으키며 2차로 분리되어 열교환기를 거쳐 유체저장조로 유입된다. 상기 유체저장조에는 순환되어 공급되는 CO₂외에 전 공정에서 발생하는 약간의 손실을 보충하도록 외부에서 CO₂를 보충용으로 공급한다.

상기에서 CO₂의 유속은 72g/hr로 참깨박 1g당 14~20g의 이산화탄소가 통과하는 양으로 사용된다.

본 발명에서 추출용매로 사용한 CO₂는 일반적으로 초임계 조건을 만들기 쉽고우며 독성이 없고 비용이 저렴하기 때문에 유리하게 작용하는데, 임계 온도 부근의 아임계 상태에서의 (70~80bar, 28~35℃) CO₂의 경우 그 상태가 안정적이지 못하여 액체의 특성을 더욱 발현하기 때문에 기질로부터 분리해내는 분리능에 관계되는 밀도의 측면에서는 동압에서 온도가 낮을수록 좋으나 기질투과성과 관련이 있는 확산도(diffusivity), 표면 장력(surface tension) 은 현저하게 낮아 그 추출이 원활하지 못하다. 이와는 반대로, 60℃이상의 초임계 유체의 경우 기질투과성과 관련이 있는 확산도(diffusivity), 표면 장력(surface tension) 은 높아 추출의 선택적 기회는 높아지나 액체의 특성을 나타내어 기질로부터 분리해내는 분리능에 관계되는 밀도의 측면에서는 낮아지기 때문에 추출량이 떨어진다.

이러한 이유로, 본 발명에서 초임계 추출 장치에서의 추출은 CO₂의 임계 온도(31.1℃) 및 임계 압력(73.8bar)보다 높은 온도 및 압력 40~60℃의 온도 및 470~650bar 압력 하에서 1시간 이상 동안 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에 따라 추출된 참기름의 추출시 입자의 크기에 따른 참기름의 추출수율을 다음 표 2, 표 3, 표 4 및 표 5에 나타내었으며, 특별히 입자를 분쇄하지 않은 상태의 참기름의 추출수율은 따로 표 6에 나타내어 비교할 수 있도록 하였다.

본 실험에서 온도는40~60℃의 범위에서 변화시키고, 압력을470~650bar 범위에서 변화시키면서 공용매 없이 통상의 초임계유체추출장치로 참깨 또는 참깨박 내의 참기름 추출정도를 측정하였다.

참깨 또는 참깨박에 초임계 유체 추출법을 적용하여, 참깨 또는 참깨박 100g을 추출조에 넣은 후 CO₂의 함유량을 14로 조절하고 반응기에 넣은 후 초임계유체추출법을 적용한다. 수율의 측정은 속시렛(Soxhlet)법을 이용하여 추출전의 참깨박 내의 유분과 추출 후 참깨박에 잔존하는 유분을 측정하였다.

참깨 및 참깨박의 입자의 크기를 0.5mm 이하로 분쇄한 후 추출한 참기름의 수율

압력(bar)	온도(℃)	추출수율(%)
470	45	60
	55	75
	65	72
550	45	61
	55	83
	65	71
650	45	55
	55	82
	65	60

참깨 및 참깨박의 입자의 크기를 0.5mm로 분쇄한 후 추출한 참기름의 수율

압력(bar)	온도(℃)	추출수율(%)
470	45	81
	55	95
	65	89
550	45	83
	55	97
	65	93
610	45	89
	55	93
	65	90

참깨 및 참깨박의 입자의 크기를 2mm로 분쇄한 후 추출한 참기름의 수율

압력(bar)	온도(℃)	추출수율(%)
470	45	81
	55	94
	65	89
550	45	82
	55	96
	65	93
610	45	88
	55	92
	65	89

참깨 및 참깨박의 입자의 크기를 3mm로 분쇄한 후 추출한 참기름의 수율

압력(bar)	온도(℃)	추출수율(%)
470	45	80
	55	93
	65	89
550	45	82
	55	95
	65	93
650	45	87
	55	92
	65	88

참깨 및 참깨박을 분쇄하지 않고 추출한 참기름의 수율

압력(bar)	온도(℃)	추출수율(%)
470	45	78
	55	90
	65	89
550	45	77
	55	92
	65	90
650	45	83
	55	90
	65	88

상기 표 2, 표 3, 표 4 및 표 5에 나타난 바와 같이, 참깨 및 참깨박을 분쇄하여 참기름을 추출하는 것이 표 6에 나타난 분쇄하지 않은 추출수율 보다 최대5%의 향상 효과가 있음을 알 수 있었다.

특히, 본 발명에서 분쇄한 입자의 크기를 0.5~3mm으로 한정한 이유는 0.5mm 미만에서는 표 2에 나타난 결과와 종래예인 표 6의 결과를 비교하여 알 수 있듯이 오히려 분쇄로 인하여 참기름의 추출수율이 감소하였으며, 입자의 크기가 3mm를 초과하면 표 5에 나타난 결과와 종래예인 표 6의 결과를 비교하고 이를 통해 알 수 있듯이 추출수율을 크게 높일 수 없어 오히려 효과 없는 공정의 추가만 될 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따라 추출된 참기름에 포함된 리그난 성분(세사민, 세사몰린)을 미립분쇄한 것과 하지 않은 참기름 추출결과를 비교분석하여 다음 표 7, 표 8, 표 9, 표 10, 표 11 및 표 12에 나타내었으며, 종래의 방법에 따라 추출한 참기름에 포함된 유효성분의 추출량은 따로 표 13에 나타내어 비교할 수 있도록 하였다.

아울러, 참깨 또는 참깨박으로부터 참기름을 추출 후 리그난 성분의 분석은 실리카겔 계통의 u-Porasil column(Waters Association, 0.4cmx30cm)을 사용하여 고속 액체 크로마토 그래피로 분석하였다.

본 측정의, 시료처리는 10ml의 정용 플라스크에 시료유 1g을 취하여 내부 표준 물질로 안트론(anthorn)용액(120mg anthrone in 100ml n-Hexane) 2ml을 분주한 다음 헥산으로 정용하여 분석 시료로 하였다.

세사몰린과 세사민은 현재 표준품으로 시판되는 것이 없으므로 본 실험에서는 안트론을 내부물질로 첨가하여 안트론피크의 면적을 평균하여 이에 대한 상대적인 값으로 세사몰린, 세사몰 및 세사민을 표시하는 방법을 채택하였다.

HPLC로 분석할 때 이동상은 1.5% isopropyl alchohol/n-hexane을 사용하였고 Waters사의 HPLC용 펌프로 분당 1.0ml가 되도록 유속을 조절하였다. 시료의 주입량은 10ul이었으며 검출기는 UV 검출기(Waters 486)을 사용하여 280nm, 0.5AUFS에서 측정 하였다.

470bar에서 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	290	152	1.1
	14	159	90.5	0.3
	16	158.8	89.5	0.3
50	12	261	142.8	1.2
	14	166.3	90.5	0.8
	16	148.8	80.4	0.9
60	12	297.4	167.8	1.7
	14	201.6	112.9	1.4
	16	210.4	79.2	0.7
70	12	475	282.5	1.4
	14	390	233.4	1.7
	16	209.3	190.3	1.2

470bar에서 입자의 크기를 2mm로 분쇄 한 후, 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	291	152	1.1
	14	158	90.4	0.2
	16	156.8	88.5	0.1
50	12	259	140.8	1.7
	14	146.3	92.5	0.5
	16	149.8	70.4	0.7
60	12	282.4	157.8	1.5
	14	211.6	122.9	1.4
	16	219.4	89.2	1.7
70	12	575	252.5	0.4
	14	395	223.4	1.2
	16	219.3	180.3	1.2

550bar에서 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	223.4	125.6	0.8
	14	146	146.8	0.9
	16	139.8	84.6	0.8
50	12	259	123.4	0.9
	14	177.3	92.1	0.8
	16	162.5	85.2	0.7
60	12	223.8	140.6	1.1
	14	212.1	110.8	0.9
	16	202.3	79.1	0.7
70	12	210.2	175	3.5
	14	182	133.5	2.0
	16	152.93	83.6	0.7

550bar에서 입자의 크기를 2mm로 분쇄 한 후, 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	213.4	125	0.7
	14	146	146.8	0.8
	16	132.8	84.6	0.7
50	12	249.3	113.4	0.9
	14	176	87.3	0.8
	16	153.5	88	0.7
60	12	203	125.6	1
	14	212.1	120	0.4
	16	202.3	78	0.7
70	12	210.2	165	2.5
	14	157.6	143.5	2.0
	16	152.9	73.6	0.7

650bar에서 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	220.4	118.9	0.7
	14	147.3	80.4	0.6
	16	134.5	72.4	0.6
50	12	208.2	116.2	1.0
	14	174.8	94.8	0.8
	16	150.3	82.4	0.5
60	12	229.0	127.4	1.2
	14	110.9	143.2	1.0
	16	115.7	65.9	1.8
70	12	199.3	107	1.7
	14	126	85.6	1.2
	16	102.3	63.7	0.9

650bar에서 입자의 크기를 2mm로 분쇄 한 후, 추출한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

온도(℃)	CO₂FEED RATIO	세사민	세사몰린	세사몰
40	12	223.7	118.9	0.7
	14	149.8	80.4	0.6
	16	145.6	72.4	0.6
50	12	218.9	116.2	1.0
	14	164.2	94.8	0.8
	16	159.5	82.4	0.5
60	12	250.1	127.4	1.2
	14	114.8	143.2	1.0
	16	117.8	65.9	1.8
70	12	131.8	107	1.7
	14	157.1	85.6	1.2
	16	103.4	63.7	0.9

종래의 참기름 추출방법에 의한 참기름 중의 세사민, 세사몰린, 세사몰의 함량

	세사민	세사몰린	세사몰
기존의 방법에 의한 참기름 추출	33.2	16.2	0.2
헥산 추출에 의한 참기름 추출	1.5	0.7	-

상기 실험결과로부터, 초임계유체추출방법을 이용하여 참깨 및 참깨박 으로부터 추출한 참기름에서의 리그난 성분 추출양이 나타난 표7, 표 9 및 표 11도 우수한 결과를 보였으나, 참기름의 추출수율이 높은 분쇄과정을 거친 표 8, 표 10 및 표 12에서 오히려 리그난 성분이 더 많이 추출된 것을 알 수 있어 분쇄과정을 추가하여 우수한 품질의 참기름을 보다 많은 양 추출할 수 있음을 확인하였다.

본 발명은 초임계유체추출기술을 통하여 입자의 크기를 0.5~3mm로 분쇄한 참깨 또는 참깨박으로부터 리그난 성분을 포함한 상품가치가 뛰어나고, 추출수율 또한 높은 참기름의 추출방법에 관한 것이다 .

본 발명에 따르면, 종래에 참기름 추출법과는 달리 공정이 간단하며, 추출시간을 줄일 수 있고, 참깨에 함유된 리그난 성분의 함유량이 뛰어나며, 참기름 고유의 향이 유지되는 고질의 참기름을 추출할 수 있어 상품성이 높은 참기름을 참깨 또는 참깨박을 분쇄하는 공정으로 보다 많은양의 참기름을 추출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래에 사료로 쓰이거나 폐기되었던 참깨박이 포함하고 있던 9~15%의 참기름 및 참깨로부터 추출하는 참기름의 추출 수율 또한 높일 수 있어 효율적이며 산업적 가치가 뛰어나다.

Claims

초임계유체추출장치를 통한 참깨 또는 참깨박에서 참기름을 추출하는 방법에 있어서,

상기 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자의 크기를 0.5~3mm 로 분쇄한 참깨 또는 참깨박을 투입하는 단계,

상기 추출반응기 내부에 유체저장조로부터 추출용매인 CO₂를 공급하는 단계,

상기 추출반응기 내부에 공급된 CO₂의 압력을 470~650bar, 온도를 40~60℃로 유지하여 업플로우 방식으로 리그난 성분이 포함된 참기름을 추출하는 단계,

상기 추출반응기에서 추출된 리그난 성분이 포함된 참기름으로부터 상기 CO₂ 의 압력을 50~65bar로 감압하여 분리하는 단계, 및

상기에서 분리된 CO₂는 유체저장조로 이동하여 손실된 CO₂를 보충한 후 다시 추출반응기로 순환공급하고, CO₂ 와 2차에 걸쳐 분리된 리그난 성분이 포함된 참기름을 수거하는 단계,

로 구성된 것을 특징으로 하는 초임계유체추출기술을 이용한 참기름의 미립분쇄 추출방법.
제 1항에 있어서, 상기 분리하는 단계는

상기 추출반응기에서 추출된 리그난 성분이 포함된 참기름으로부터 상기 CO₂ 의 압력을 100~150bar로 감압하여 1차 분리하는 단계, 및

상기에서 1차 분리된 CO₂ 의 압력을 50~65bar로 재감압하여 2차 분리하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 초임계유체추출기술을 이용한 참기름의 미립분쇄 추출방법.
제 1항에 있어서, 참깨 또는 참깨박을 투입하는 단계에서 초임계유체추출장치의 추출반응기 내부에 입자의 크기를 0.5mm로 분쇄한 참깨 또는 참깨박을 투입하고, 상기 참기름을 추출하는 단계에서 추출반응기 내부에 공급된 CO₂의 압력을 550bar, 온도를 55℃로 유지하여 업플로우 방식으로 리그난 성분이 포함된 참기름을 추출하는 것을 특징으로 하는 초임계유체추출기술을 이용함 참기름의 미립분쇄 추출방법.