KR100940791B1 - 초임계 유체를 이용한 폐식용유 정제 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐식용유로부터 산패되어 생성된 물질을 제거하는 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 초임계 유체를 이용하여 경제적이고 환경친화적인 방법으로 폐식용유에 함유된 유리지방산, 공액이중결합물질, 산화생성물 등을 고효율로 제거하여 폐식용유를 고품질의 바이오디젤유의 원료로 사용할 수 있도록 정제하는 방법에 관한 것이다.
초임계 유체, 폐식용유, 바이오디젤, 이산화탄소, 추출, 정제

Description

초임계 유체를 이용한 폐식용유 정제 방법{METHOD FOR PURIFYING USED COOKING OIL USING SUPERCRITICAL FLUID}
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 튀김공정의 부산물인 폐식용유를 고품질의 바이오디젤의 원료로 사용될 수 있도록 하는 폐식용유의 정제방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 초임계 유체를 이용하여 경제적이고 환경친화적인 방법으로 폐식용유로부터 산패되어 생성된 부산물인 유리지방산, 공액이중결합물질, 산화생성물 등을 제거하여 정제된 폐식용유를 고품질의 바이오디젤유 원료로 이용하는 방법에 관한 것이다.
최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 에너지 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 재생가능, 지속가능하며 환경친화성이 높은 바이오연료에 대한 필요성이 급증하고 있다. 특히, 바이오연료 중 바이오디젤은 가장 현실성 있는 신재생에너지원으로서 세계 각국에서 단독연료나 첨가제 형식으로 사용하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다.
바이오디젤은 식물성 유지, 동물성 유지 또는 폐식용유 등의 유지에 존재하는 트리글리세라이드(triglyceride)를 산 또는 알칼리 촉매를 이용하여 알콜류와 에스테르 교환반응시켜 생성되는 지방산메틸에스테르(fatty acid methyl ester, FAME)를 말한다. 순수한 유지는 유리지방산, 수분, 산화생성물 등의 함유량이 적기 때문에 바이오디젤의 원료로 이용되며, 이를 이용하여 바이오디젤을 제조할 경우 수율이 높고 품질이 좋아진다. 하지만 순수한 유지는 고가이기 때문에 순수한 유지를 사용하여 제조하게 되면 바이오디젤의 생산단가가 기존의 화석 자원에서 얻어진 디젤유보다 높아지게 된다. 이러한 이유로 순수한 유지를 사용한 바이오디젤이 활성화되고 있지 못한 실정이다.
따라서 바이오디젤의 생산비용을 낮추기 위하여 순수한 유지보다 훨씬 저렴한 폐식용유를 사용하여 제조하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
현재 우리나라에서는 약 4백만 톤의 폐식용유가 발생하고 있으며 이중 일부만이 바이오디젤, 재활용비누, 사료, 페인트안료 등으로 이용되고 나머지는 소각 및 불법 폐기되고 있는데, 이러한 폐식용유를 바이오디젤의 원료로 사용할 경우 바이오디젤의 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리, 청정 대체연료의 생산이라는 효과도 거둘 수 있기 때문에 실용화시 파급효과가 매우 크리라고 예상된다.
식용유로 사용되는 유지로는 대두유, 팜유, 올리브유 등이 있는데 고온 튀김공정 후 얻어지는 폐식용유에는 튀김공정 중에 발생하는 가열산화 과정과 자동산화(autooxidation)에 의해 유지가 산패(randidity)되어 생성되는 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등이 존재한다.
유지 중 유리지방산의 함량이 많으면 바이오디젤유 생산 공정에 알칼리 촉매 를 사용하는 경우 촉매가 유리지방산과 비누화 반응을 유도하기 때문에 비활성 되어 전체적인 수율을 감소시킬 뿐만 아니라 후속 세척공정 및 분리공정에 많은 물과 에너지가 소비되며, 또한 미반응된 유리지방산이 다량으로 함유된 바이오디젤유를 수송용 연료로 사용할 경우 연료분사장치의 부식 등 디젤엔진과 부조화를 유발하는 문제점이 있다.
상기 공액이중결합물질은 바이오디젤유의 산화안정성을 저감시키며 연소 시 중합물질을 발생시켜 연료응집, 필터 폐쇄 등의 문제를 야기한다. 상기 산화생성물이 다량으로 바이오디젤유에 포함될 경우 연료의 산화안정성을 저감시키며 디젤 연료이동부문의 팽윤, 경화, 깨짐 등을 야기하여 연료누설의 문제점이 있다.
따라서 폐식용유를 이용하여 고품질의 바이오디젤유를 생산하기 위해서는 유지가 산패되어 생성되는 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등의 함량을 낮추어야 하는 문제가 있다.
종래 폐식용유의 정제방법으로는, 한국공개특허 제 2002-0040693호(폐유 재생방법 및 그 장치)에 있어서 흡착제를 이용하여 유리지방산, 폐식용유의 산화생성물 및 중화체 등을 제거하는 물리적인 정제방법이 제시되어 있다. 하지만 상기 방법에서는 흡착효율을 높이기 위해 초음파 충격에너지를 이용해야 하기 때문에 많은 에너지를 소비해야 하고, 정제 후 흡착제를 유지와 분리하는 공정이 필요하기 때문에 복잡하고, 고가의 흡착제를 사용해야 하기 때문에 비경제적이라는 단점이 있다.
한국공개특허 제 2004-0087625호(폐식용유중의 유리지방산 제거방법)는 불균질계 고체산 촉매(heterogeneous solid acid catalyst)를 이용하여 유리지방산과 알콜을 반응시켜 에스테르물질과 수분을 생성하는 에스테르화법에 의해 유리지방산을 제거하는 방법이 제시되어 있다.
하지만 상기 방법에서는 고가의 고체산 촉매를 이용해야 하기 때문에 비경제적이고, 반응 후 고체산 촉매를 원심분리 등의 방법으로 분리해야 해야 하는 분리공정이 필요하고, 반응부산물인 물을 제거하는 증발공정이 필요하기 때문에 분리 및 정제공정이 복잡해지고, 비경제적이며 많은 에너지를 소비해야 하는 단점이 있다.
한편, 초임계 유체를 이용한 분리는 초임계 유체가 보유하고 있는 여러 가지 장점을 이용하여 분리하는 기술로서 독특한 장점을 지니고 있다. 초임계 유체, 더 바람직하게는 초임계 이산화탄소는 임계 온도가 31.1℃, 임계 압력이 73.8 바(bar)로 낮아 온화한 조건에서 초임계상태를 만들기 쉽고, 이산화탄소는 독성이 없기 때문에 친환경 추출용매이며 가격이 저렴하기 때문에 경제적이다. 또한 온화한 조건에서 압력과 온도의 간단한 조작만으로도 쉽게 밀도를 조절할 수 있기 때문에 대상물질에 대한 용해력 조절이 가능하여 높은 선택성을 갖는 분리가 가능하다. 또한 점도가 낮고 확산계수(diffusion coefficient)가 높기 때문에 대상물질에 대한 침투가 빨라 추출속도가 빠르고 비교적 저온에서 분리가 가능하기 때문에 열에 의한 산화를 억제시킬 수 있다. 또한 추출 후 압력조절에 의해 초임계 이산화탄소를 기체 상태로 전환시킴으로서 액상 추출물과의 분리가 용이하다는 장점이 있다.
초임계유체를 이용하여 폐식용유를 재활용하는 것으로 미국특허 제 6,800,316호(Method for fractionating cooking oil)에서 폐식용유를 초임계이산화 탄소와 혼합기에서 접촉시킨 후 디칸터(decanter)로 이송시켜 디칸터에서 초임계 이산화탄소에 용해되지 않는 무거운 물질과 초임계 이산화탄소에 용해되는 가벼운 물질로 분리시킨 후 초임계 이산화탄소에 용해되는 가벼운 물질은 분리기로 이송시켜 압력을 낮추어 회수하는 방법이 제시되어 있다. 하지만 상기 방법에서는 장치가 복잡하며 효율성이 낮고 회수된 유지의 순도가 좋지 않다는 면에서 많은 문제점을 내포하고 있다.
한국공개특허 제 2003-0061539호(초임계유체를 이용한 폐식용유로부터 유지 추출방법 및 그 추출 분리 장치)에서는 복합추출분리기를 이용하여 폐식용유를 초임계유체에 접선 분사시켜 초임계 이산화탄소에 용해되지 않는 무거운 물질과 초임계 이산화탄소에 용해되는 가벼운 물질을 분리시킨 후 가벼운 물질을 분리기로 이송시켜 감압기를 이용하여 초임계 이산화탄소의 압력을 낮추어 추출된 유지와 이산화탄소를 분리하여 유지를 회수하는 방법이 제시되어 있다. 하지만 상기 방법에서는 초임계 이산화탄소에 용해력이 낮은 트리글레세라이드를 높은 효율로 분리하기 위하여 높은 운전 압력이 필요하고, 분리효율을 높이기 위하여 보조용매가 필요하며, 보조용매를 이용할 경우 트리글리세라이드와 보조용매를 분리하기 위한 보조용매 제거기가 필요하기 때문에 장치가 복잡해지고 비경제적이며, 또한 초임계 이산화탄소에 용해력이 트리글리세라이드보다 상대적으로 높은 유리지방산이 최종 추출유지에 함께 추출되어 나오기 때문에 바이오디젤유의 원료로서는 적합하지 않다는 단점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초임계 이산화탄소를 이용하여 환경친화적이고 경제적인 방법으로 폐식용유 내에 포함되어 있는 산패되어 생성된 물질인 유리지방산, 공액이중결합물질, 그리고 폐식용유의 산화생성물 등을 제거하여 정제된 폐식용유를 고품질의 바이오디젤유의 원료로 사용할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은 간단한 장치를 구성하여 비교적 낮은 압력에서 보조용매를 이용하지 않고 폐식용유 내 트리글리세라이드와 산패되어 생성된 불순물인 유리지방산, 공액이중결합물질, 그리고 폐식용유의 산화생성물의 초임계이산화탄소에 대한 용해력 차이를 이용하여 고효율로 분리함으로써 달성된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소를 이용하여 폐식용유를 정제하는 방법은, 추출기 내에 유지가 산패된 불순물을 함유하는 폐식용유를 도입하는 단계와, 상기 추출기 내에 초임계 유체를 연속적으로 흐르도록 도입하는 단계와, 상기 추출기내에서 연속적으로 흐르는 초임계 유체가 상기 불순물을 선택적으로 추출하는 단계와, 상기 불순물을 추출한 초임계 유체를 분리기로 이송하여 불순물이 추출된 정제된 폐식용유로부터 분리하는 단계 및 상기 불순물이 초임계 유체로 추출된 후 남은 폐식용유를 회수하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 사용되는 초임계 유체는 프로판 초임계 유체, 부탄 초임계유체, 디메틸에테르 초임계 유체, 이산화탄소 초임계유체일 수 있다.
상기 초임계유체를 사용하여 정제하고자 하는 폐식용유는 바이오디젤의 원료로서 트리글리세라이드를 함유하고 있는 것이 적절하며, 바람직하게는 산패된 대두유, 팜유, 옥수수유 등을 이용한다.
상기 유지가 산패된 불순물은 여러 가지가 있을 수 있으나 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등이 될 수 있으며, 한 종 또는 여러 종이 포함되어 있을 경우도 포함된다. 상기 산화생성물은 모노글리세라이드, 다이글리세라이드, 트리글리세라이드가 산화되어 생성된 저분자량의 카르보닐 화합물, 카르복실 화합물, 케톤 화합물 등을 포함한다.
여기서, 본 발명에 따라 초임계유체 중 이산화탄소를 이용하여 폐식용유 내의 불순물을 추출하고자 할 때, 반응기에 해당하는 상기 추출기의 온도가 32 내지 100℃로 유지되는 것을 특징으로 한다. 32℃ 이하에서는 액체 이산화탄소가 생성되어 추출효율이 낮고 100℃ 이상에서는 고온을 유지시키기 위해 많은 에너지가 소비되며, 또한 이산화탄소 내 미량으로 포함되어 있는 산소에 의해 유지가 산패될 수 있다.
또한, 상기 추출기로 도입되는 초임계 이산화탄소의 압력은 100 바 내지 500 바로 유지되며, 유량은 5g/min 내지 50g/min로 유지되는 것을 특징으로 한다. 압력이 100 바 미만에서는 초임계 이산화탄소의 용해력이 부족하여 추출효율이 낮고 압력이 500 바 이상에서는 고압을 유지시키기 위해 많은 에너지가 소비되면 또한 고압장치 구성이 힘들다. 유량의 경우 5g/min 이하에서는 추출효율이 낮기 때문에 장 시간 추출운전을 해야 한다는 단점이 있고 50g/min이상에서는 높은 유량을 유지시키기 위해 많은 에너지가 소비되며 또한 많은 양의 이산화탄소를 소비해햐 한다는 단점이 있다.
이때, 상기한 폐식용유 정제 시간은 초임계 유체로 추출하는 시간이 1 내지 10 시간으로 유지되는 것이 바람직하다. 바이오디젤에 사용하도록 폐식용유를 정제할 때는 1시간보다 짧을 경우 정제가 충분히 되지 않을 수 있으며 10시간 이상이 될 경우 시간 당 정제효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 정제시간은 폐식용유의 정제도, 즉 원하는 정제 정도에 따라 다양하게 바뀔 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 분리기내 이산화탄소 초임계유체의 압력이 추출기내 이산화탄소 초임계 유체의 압력보다 낮은 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 폐식용유 내에 존재하는 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등 산패되어 생성된 부산물을 경제적이고 환경친화적인 방법으로 고효율로 제거함으로써, 폐식용유를 바이오디젤유의 원료로 사용할 경우 바이오디젤 생산 공정에서 알칼리 촉매의 활성을 높이고 생성되는 바이오디젤유의 수율을 증가시킬 수 있다. 그뿐 아니라 본 발명에 따른 방법으로 바이오디젤을 제조할 경우 고품질의 바이오디젤을 낮은 생산단가로 제조할 수 있다.
이하에서는 일 실시예로 초임계 이산화탄소를 이용하여 폐식용유 내에 포함 되어 있는 불순물, 예를 들어, 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물을 제거하여 폐식용유를 정제하는 방법을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다. 실시예는 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 폐식용유를 정제하기 위한 장치의 일례를 도시한 것이다.　
본 발명에 따른 폐식용유 정제 장치는 초임계유체를 이용하여 폐식용유로부터 불순물을 추출하는 반응이 일어나는 추출기(10)와, 상기 추출기(10)와 관으로 연결되며 추출된 불순물이 함유된 초임계 유체가 폐식용유로부터 분리되는 복수 개의 분리기(20, 21, 22)를 포함하여 구성된다.
도면에서는 일 실시예로서 제1분리기(20), 제2분리기(21) 및 제3 분리기(22)의 3개의 분리기를 배치하였으며 그 갯수는 필요에 따라 바뀔 수 있다.
상기 추출기(10)에는 초임계유체를 상기 추출기(10)에 연속적으로 공급하는 초임계유체탱크(60)가 관을 통해 연결된다. 상기 초임계유체탱크(60)와 추출기(10) 사이에는 상기 추출기(10)에 적절한 압력과 흐름으로 이산화탄소와 같은 초임계유체를 공급하도록 고압 펌프(40)가 구비될 수 있다.
상기 추출기(10)와 제1분리기(20), 제1분리기(20)와 제2분리기(21), 제2분리기(21)와 제3분리기(22) 사이에는 제1 내지 제3후방감압조절기(30, 31, 32)가 배치될 수 있다. 상기 후방감압조절기(30, 31, 32)는 상기 각각 제1 내지 제3 분리기(20, 21, 22) 내부의 초임계유체의 압력을 감압시키는 역할을 한다.
다음으로, 상기 폐식용유 정체 장치를 이용하여 폐식용유를 정제하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 폐식용유(50)를 추출기(10) 내로 도입하고 초임계 이산화탄소를 고압펌프(40)를 이용하여 일정한 압력과 흐름이 유지되게 하면서 연속적으로 추출기(10) 하단부로 도입한다.
상기 추출기(10) 내로 도입된 초임계유체는 폐식용유와 혼합되며, 폐식용유 내에 함유된 불순물은 초임계유체로 추출되게 된다. 이러한 추출은 용해도 차이에 기인한 것인 바, 트리글리세라이드의 초임계유체에 대한 용해도는 폐식용유 내의 불순물, 예를 들어 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 보다 낮기 때문에, 트리글리세라이드는 추출되지 않고 불순물만 초임계유체에 추출되게 된다.
초임계유체에 용해되어 추출된 물질은 추출기(10) 상단부로 향하여 제1분리기(20)로 이송된다. 그 다음, 제1후방감압조절기(30)로 이용하여 분리기(20)의 압력을 낮추게 되며, 압력이 낮아지면 초임계유체의 용해력이 감소되게 된다. 이에 따라 초임계유체 내에 용해된 물질이 결국 용해되지 않고 석출되며, 석출된 물질을 이후 제1분리기(20)에서 제거할 수 있다. 석출되지 않고 초임계 이산화탄소에 용해되어 있는 물질은 제2분리기(21)로 이송된다. 제2분리기(21)에서는 제2후방감압조절기(31)를 이용하여 제2분리기(21)내 초임계유체의 압력을 제1분리기(20)보다 더 낮게 낮춤으로써 제2분리기(20)에서 석출되지 않고 초임계유체에 용해되어 나온 물질을 분리기(21)에서 석출하여 회수한다. 같은 방법으로 제2분리기(21)에서 석출되 지 않고 초임계유체에 용해되어 있는 물질은 제3분리기(22)로 이송하고 제3후방감압조절기(32)를 이용하여 제2분리기(21)에서의 압력보다 더 낮게 낮추어 제2분리기(21)에서 석출되지 않고 초임계유체에 용해되어 있는 물질을 분리기(22)에서 회수한다. 상기한 바와 같이, 산패되어 생성된 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등을 추출하여 분리한 후, 추출기(10) 내의 남아있는 유지를 회수함으로써 정제된 폐식용유를 얻는다.　
본 발명의 일 실시예에 따르면 초임계유체로서 이산화탄소를 사용할 수 있으며, 초임계 이산화탄소를 이용한 폐식용유 정제 방법은, 먼저 폐식용유를 32 내지 100 ℃의 추출기 내로 도입한 후 초임계 이산화탄소를 추출기 내로 100 내지 500 바의 조건 하에서 5 내지 50g/min의 유속으로　1 내지 10 시간 동안 연속적으로 도입하여 산패되어 생성된 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물 등을 용해시킴과 동시에 추출시키고 추출된 상기 유리지방산, 공액이중결합물질, 산화생성물 등을 분리기로 이송시켜 추출기내 존재하는 트리글리세라이드와 분리함으로서 폐식용유를 정제한다.　
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
실시예 1
100 ㎖ 부피의 추출기의 온도를 80℃로 조절한 후 폐식용유로 산패된 팜유(palm oil) 60g 도입하였다. 상기 추출기에 초임계 이산화탄소를 200바(bar)의 압력과 43g/min의 유속으로 3시간 동안 연속적으로 도입하여 추출기 내 산패되어 생성된 유리지방산, 공액이중결합물질, 폐식용유의 산화생성물을 추출시킨 후 분리기로 이송하여 분리기의 압력을 낮추어 회수하였다. 제1 내지 제3분리기(20, 21, 22)의 압력은 후방감압조절기를 이용하여 각각 150 바, 100 바, 70 바로 조절하였다. 분리 후 추출기 내에 존재하는 정제된 폐식용유를 회수하여 산가(acid value), 공액이중결합가(conjugated diene value, CD value), 산화생성물(total polar compound)의 양을 측정하였다.
본 발명에서 측정한 산가, 즉 유지 1g에 존재하는 유리지방산의 량(mg)은 식품의약안전청(Korea Food & Drug Administration(2005) 263-268) 에서 제공한 산가 적정법을 이용하여 측정하였다. 즉 유지 2~3g을 100ml 삼각 플라스크에 도입한 후 에탄올(ethanol)과 디에틸 에테르(diethyl ether)를 부피비로 2:1로 혼합한 용매 20~40ml를 플라스크에 가하여 녹인 후 1 % 페놀프탈레인 지시약을 2~3방울 떨어뜨린 다음 0.1N KOH-에탄올로 미적색이 30초간 계속될 때 까지 적정함으로써 측정하였다.
공액이중결합수(conjugated diene value, CD)는 추출된 유지 0.03g을 트리메틸펜탄(trimethylpentane) 25ml에 용해하고 자외선 흡광기를 이용하여 233nm에서 흡광도를 측정하였다. CD값은 다음의 식으로 구하였다. (Spectrophotometric Determination of Conjugated Dienoic Acid, AOCS Official Method Ti 1a-64,1994)
공액이중결합수(%) = 0.84(As/bc-Ko)
여기서 Ko는 산 또는 에스터 그룹의 흡광도를 나타내는데 에스터 그룹의 경우 0.07, 산의 경우 0.03 값을 나타낸다. As는 233nm에서 측정된 흡광도, b는 셀의 길이(cm), c는g/L로 표시된 시료의 농도를 나타낸다.
또한, 산화생성물은 유지 2.4~2.6g을 디에틸 에테르(diethyl ether)와 헥산(hexane)을 부피비로 13:87로 혼합한 용액에 용해시키고 이 용액을 실리카겔과 모래로 충진되어 있는 유리컬럼에 통과시킨 후 다음의 식으로 구하였다.(Dtermination of Polar Compounds in Frying Fats, AOCS Official Method Cd 20-91,1997)
산화 생성물(%) =(m-m1)*100/m
여기서 m1은 무극성물질이 통과했을 때의 무게(g), m은 디에틸 에테르(diethyl ether)와 헥산(hexane) 혼합액 20ml에 용해되어 있는 유지가 통과했을 때의 무게(g)을 나타낸다.
정제 후 추출기에서 회수한 유지와 분리기에서 회수한 유지를 상기의 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
추출기의 온도를 40℃로 하고 압력을 350 바로 증가시켜 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐식용유를 정제하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.　 이하의 값은 별도의 지시가 없는한 중량비에 따른 중량%로 나타내진 것이다.
　 유지 회수율 (%) 산가　 CD 값 (%) 산화생성물 (%)
　 순수한 팜유 - 0.11 0.08 9.2
산패된 팜유 - 0.49 0.11 22.8
실시예 1 추출기에서 회수한 팜유 76.1 0.13 0.07 9.0
제1분리기(20)에서 회수한 팜유 7.4 0.21 0.14 19.5
제2분리기(21)에서 회수한 팜유 9.0 0.24 0.16 20.6
제3분리기(22)에서 회수한 팜유 5.7 0.24 0.22 -
실시예 2 추출기에서 회수한 팜유 35.0 0.41 0.15 23.1
제1분리기(20)에서 회수한 팜유 52.2 0.36 0.11 25.9
제2분리기(21)에서 회수한 팜유 9.7 0.38 0.11 24.9
제3분리기(22)에서 회수한 팜유 3.1 0.39 - -
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서 초임계 이산화탄소를 이용하여 80℃, 200 바의 조건에서 정제된 팜유는 회수율이 높고 산가, CD 값, 산화생성물이 순수한 팜유와 유사한 것을 알 수 있었다. 따라서 초임계 이산화탄소를 이용하여 산패된 팜유로부터 신선한 유지를 추출할 수 있음을 확인하였다.
실시예 2에서 정제 조건이 40℃, 350 바인 경우 회수율이 낮고 산가, CD 값, 산화생성물이 산패된 팜유와 유사한 것으로 압력이 높을수록, 온도가 낮을수록 정제 효율이 낮았음을 알 수 있었다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 산패된 대두유 60g을 이용하여　폐식용유를 정제하고 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
　 유지 회수율 (%) 산가　 CD 값 (%) 산화생성물 (%)
　 순수한 대두유 - 0.12 0.10 10.4
산패된 대두유 - 0.52 0.19 26.1
실시예 3 추출기에서 회수한 대두유 76.1 0.11 0.09 9.5
제1분리기(20)에서 회수한 대두유 7.4 0.16 0.22 24.6
제2분리기(21)에서 회수한 대두유 9.0 0.20 0.24 24.5
제3분리기(22)에서 회수한 대두유 5.7 0.22 - -
상기 표 3에 나타낸 바와 같이 산패된 대두유를 초임계 이산화탄소를 이용하여 정제하였을 경우 회수율이 높고 산가, CD 값, 산화생성물이 순수한 팜유와 유사한 것을 알 수 있었다. 따라서 초임계 이산화탄소를 이용하여 산패된 대두유로부터 신선한 유지를 추출할 수 있음을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 초임계 유체를 이용하여 폐식용유를 정제하는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.　
* 도면 부호에 대한 설명*
10: 추출기　　　　　　
20, 21, 22: 분리기　　　　　
30, 31, 32: 후방감압조절기
40: 고압펌프　　　　　　　　　
50: 폐식용유　　　　　　　　　　　
60: 이산화탄소 저장탱크

Claims (8)

  1. 추출기 내에 도입된 폐식용유의 하단부에 초임계 유체를 연속적으로 도입하여 상기 폐식용유 중의 불순물을 초임계 유체에 용해시키는 단계,
    불순물이 용해된 초임계 유체를 추출기의 상단부에 연결되어 있는 분리기로 이송하는 단계 및
    추출기에 남아 있는 유지를 회수하는 단계
    를 포함하여 구성되는 초임계유체 이용 폐식용유 정제방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 프로판, 부탄, 디메틸에테르 및 이산화탄소 초임계 유체 로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐식용유는 대두유, 팜유 및 옥수수유로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불순물은 유리지방산, 공액이중결합물질 및 폐식용유의 산화생성물로 구성된 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 추출기의 온도는 32 내지 100℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 추출기로 도입되는 초임계유체의 압력은 100 바 내지 500 바로 유지되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 추출기로 도입되는 초임계유체의 유량은 5g/min 내지 50g/min로 유지되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
  8. 제2항에 있어서,
    폐식용유 정제시간이 1 내지 10 시간으로 유지되는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 이용 폐식용유 정제방법.
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