KR101182008B1

KR101182008B1 - 감귤류 과피에서 만다린 오일과 펙틴을 추출하는 방법

Info

Publication number: KR101182008B1
Application number: KR1020090039078A
Authority: KR
Inventors: 이강선; 박해영; 황치화
Original assignee: 이강선
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2012-09-11
Also published as: KR20100119699A

Abstract

본 발명은 대량의 에너지원을 절감할 수 있으며 생산원가를 낮추고 공정흐름을 간소화하며 회수율을 높여주고 마이크로파 보조기술을 이용하여 감귤 류(감귤, 레몬, 유자 등) 과피에서 만다린 오일과 펙틴(pectin)을 종합 추출하는 방법이다.

마이크로파, 펙틴, 이온교환수지, 금속양이온, 리그로인, 노말헥산, 이소프로판올, 펙타이제, 아크릴로니트릴.

Description

감귤류 과피에서 만다린 오일과 펙틴을 추출하는 방법{ Method of extracting mandarin oil and pectin from sweet orange peels }

본 발명의 기술방안에는 마이크로파 보조 물 추출기술을 이용하여 과피 원료를 처리한 다음 진공으로 추출 여과하여 여과 액은 유기추출제로 만다린 오일을 추출하며 여과 찌꺼기로는 펙틴을 추출한다. 펙틴추출 공정에서 마이크로파 보조 추출기술을 이용하며 산추출과 동시에 이온교환수지를 이용하여 금속양이온을 흡착함을 특징으로 한다.

감귤 과실은 성장 발육하는 시기에 영양분 분배 불균일 혹은 기타 환경조건 미달 등의 원인으로 낙과, 혹은 상품의 고부가치를 위하여 제주도 농가에서는 비상품 감귤의 산지 폐기 작업은 비상품 감귤을 땅에 묻고, 감귤쥬스 제조공장에서 쥬스제조공정에 부산물로 생성되는 감귤껍질의 폐기량 등이 년간 5만여톤에 이르고 있다. 이렇게 폐기되는 대량의 폐기물에는 화공, 식품, 보건, 의료 상에 쓰이는 고부가치의 만다린오일과 펙틴이 다량으로 내재되어 있다.

본 발명은 이렇게 폐기되는 폐기물을 이용하여 고부가치의 만다린오일과 펙틴을 종합추출하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 대량의 에너지원을 절감할 수 있으며 생산원가를 낮추고 공정흐름을 간소화하며 회수율을 높여주고 마이크로파 보조기술을 이용하여 감귤 류(감귤, 레몬, 유자 등) 과피에서 만다린 오일과 펙틴을 종합 추출하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 해결수단으로 아래의 절차가 포함된다:

(1) 원료 파쇄: 우선 감귤류 과피를 3-10mm 입도로 파쇄한다.

(2) 마이크로파 보조추출: 2-30배 체적의 물을 첨가하여 마이크로파 반응기에서 3-15분 가열하여 3분 정도 끓인 후 진공으로 추출 여과하여 여과 액은 유기추출제로 만다린 오일을 추출하며 여과 찌꺼기로는 펙틴을 추출한다.

(3) 만다린 오일의 추출:

① 추출: 첨가하여 얻은 여과 액을 1/4-1배 체적의 유기추출제에 3-5분 섞어 두면 층별 분리하여 상층 기름상태의 액체는 만다린 오일을 추출하며 잔여물은 펙 틴을 추출한다.

② 증류분리 만다린 오일: 상층 액체를 80-85℃에서 약 30분 정도 증류하여 담황색의 만다린 오일을 얻으며 증류액은 무색의 유기추출제로 순환 사용할 수 있다.

③ 탈색, 탈수: 담황색의 만다린 오일은 일반 활성탄 탈색과 무수 Na₂SO₄ 탈수를 거쳐 리모넨(limonene)92-95％를 포함한 만다린 오일제품을 얻는다.

(4) 펙틴의 추출:

① 마이크로파 보조추출 + 이온교환: 수집한 귤 껍질을 원료로 염산용액PH1.5-2.0을 첨가하고 원료 총 질량의 10-30％를 차지한 양이온 교환수지를 첨가하여 마이크로파를 이용해 80-95℃로 가열한다. 끊임없이 섞어 15-60min 항온을 유지하여 펙틴액을 얻는다.

② 탈색: 펙틴초용액 총 질량의 5-25％를 차지한 활성탄을 첨가하여 80℃에서 5-20min 섞어 여과하면 무색 펙틴추출 액을 얻는다.

③ 초여과 농축액: 온도가 40-50℃, PH2-4, 압력이 0.15-0.3Mpa 조건하에 절단분자량이50000μ인 파이프식 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)막의 초정밀여과기를 이용하여 펙틴추출액을 4-6％로 농축한다.

④ 침강분리: 50℃-65℃하에 펙틴농축액에 농축액 총 중량의 1-2％인 공업 염산을 첨가하고 농축액과 같은 중량의 에틸 알코올 함량이 95％인 알코올을 더 첨가한 뒤 5분 정도 혼합하여 펙틴으로 하여금 침강분리, 여과한다. 여과 후에 에틸 알코올 함량이 80％인 알코올로 세척하여 알코올 가용성 불순물을 제거한 다음 0.3mol / LHC1가 포함된 에틸 알코올용액으로 두 번 세척, 압착 후에 펙틴 초급 제품을 얻는다.

⑤ 건조: 펙틴 초급 제품을 건조기에 넣어 60℃이하에서 건조를 진행하여 수분함량이 10％이하일 때 펙틴을 보드랍게 갈아 밀봉 포장하면 펙틴분말 제품이 된다.

서술한 유기 추출제는 리그로인(ligroin), 노말헥산(n-hexane), 이소프로판올(isopropanol)이다.

본 발명은 마이크로파 보조 물 추출기술을 이용하여 과피 원료를 처리하는 것이다. 마이크로파의 강렬한 열 반응으로 원료는 재빨리 가열하고 끓는 상태가 되며 펙타아제(pectase)로 하여금 충분히 inactivation하게 한다. 이렇게 하면 펙틴 추출 시 필요한 펙타아제 inactivation절차를 줄일 수 있어 후속 펙틴추출율이 크게 증가한다. 펙틴추출공정에서 마이크로파 보조추출기술을 이용하였으며 산추출과 동시에 이온교환수지를 이용하여 금속양이온을 흡착한다. 그리하여 원 펙틴의 용해를 가속화하고 펙틴의 품질과 생산율을 높여 준다. 만다린 오일 생산과정에서 마이크로파 보조 물 추출기술을 이용하여 과피 원료를 처리하면 유기 추출제의 사용량을 크게 낮출 수 있어 리그로인, 노말헥산, 이소프로판올의 사용량을 줄일 수 있으며 회수율은 높아 95％이상에 도달한다. 그리하여 대량의 에너지원을 절감하고 공정흐름을 간소화 하였으며 생산원가를 낮추어 준다.

실시 예1: 신선한 귤 껍질 145.2g을 3-5mm로 파쇄한 뒤 600g의 물을 첨가하여 유리용기에 넣은 다음 공력을 조절할 수 있고 주파수가 고정된 특수 제작된 전자레인지에 넣어 5분 정도 가열하여 3분 정도 끓인 후 진공으로 추출 여과하여 여과 액은 만다린 오일을 추출하며 여과 찌꺼기로는 펙틴을 추출한다.

만다린 오일추출: 여과하여 얻은 390mL 혼합액에 리그로인 168mL를 넣어 추출 분리한 다음 상층 액체를 추출하여 85℃의 물에서 30분 동안 가열 증류하여 리그로인 168mL를 회수한다. 회수율은 96.43％에 도달하며 증류 잔여물은 활성탄 탈색과 무수 Na₂SO₄ 탈수를 거쳐 만다린오일 5.85g을 얻으며 만다린오일의 추출율은 4.03％에 달한다.

펙틴의 추출: 여과하여 얻은 258g의 귤 껍질찌꺼기에 28g의 717형 이온교환수지를 첨가하여 금속 양이온을 흡착한다. 600mL 1％HC1을 첨가하여 PH를 2.0으로 공력을 조절할 수 있고 주파수가 고정된 특수 제작된 전자레인지에서 가열, 추출하여 95℃이하의 온도에서 섞어 45분간 보온한 다음 여과하여 얻은 펙틴 초용액에 10g의 활성탄을 다시 첨가하여 8분간 섞은 뒤 진공으로 추출 여과하여 탈색 펙틴액 400mL을 얻는다. 온도가 45℃, PH3.0, 압력이 0.2.MPa 조건하에 절단분자량이50000μ인 파이프식 아크릴로니트릴막의 초정밀여과기를 이용하여 펙틴농도를 4.21％로 농축한다. 65℃아래로 가열하여 400mL의 에틸 알코올 함량이 95％인 알코올을 첨가하여 완전히 침강 분리한 다음 다시 0.3mol/LHC1의 에틸 알코올용액을 사용하여 세 척, 여과한다. 여과한 다음 다시 에틸 알코올 함량이 80％인 알코올을 사용하여 세척한다. 그런 다음 에틸 알코올함량이 0.3mol / LHC1인 용액으로 2번 세척하여 펙틴콜로이드를 얻는다. 이 콜로이드를 55℃아래의 온도에서 세시간 진공 건조한 다음 갈아서 펙틴분말 17.3g을 얻으며 펙틴 추출율은 11.9％에 달한다.

실시 예2: 신선한 귤 껍질 125g을 3-5mm로 파쇄한 뒤 550g의 물을 첨가하여 공력을 조절할 수 있고 주파수가 고정된 특수 제작된 전자레인지에 넣어 8분 정도 가열하여 3분 정도 끓인 다음 진공으로 추출 여과하여 여과 액은 만다린 오일을 추출하며 여과 찌꺼기로는 펙틴을 추출한다.

만다린 오일추출: 여과하여 얻은 390mL 혼합액에 노말헥산 150mL를 넣어 추출 분리한 다음 상층 액체를 추출하여 90℃의 물에서 30분 동안 가열 증류하여 노말헥산 144mL를 회수한다. 회수율은 96.0％에 달하며 증류 잔여물은 탈색 탈수를 거쳐 만다린 오일 4.55g을 얻으며 만다린오일의 추출율은 3.64％에 달한다.

펙틴의 추출: 여과하여 얻은 230g의 귤 껍질찌꺼기에 25g의 711형 이온교환수지를 첨가, 550mL 1％HC1을 첨가하여 PH를 1.8으로 전자레인지에서 가열, 추출하여 95℃이하의 온도에서 섞어 45분간 보온한 다음 여과하여 10g의 활성탄을 다시 첨가하여 8분간 섞은 뒤 진공으로 추출 여과하여 탈색 펙틴액 360mL을 얻는다. 온도가 45℃, PH3.0, 압력이 0.2.MPa 조건하에 절단분자량이 50000μ인 파이프식 아크릴로니트릴막의 초정밀여과기를 이용하여 펙틴농도를 4.35％로 농축한다. 65℃아래로 가열하여 350mL의 에틸 알코올 함량이 95％인 알코올을 첨가하여 완전히 침강 분리한 다음 에틸 알코올함량이 0.3mol / LHC1인 용액으로 2번 세척하여 펙틴콜로 이드를 얻는다. 이 콜로이드를 55℃아래의 온도에서 세시간 진공 건조한 다음 갈아서 펙틴분말 15.1g을 얻으며 펙틴추출율은 12.08％에 달한다.

실시 예3: 신선한 귤 껍질 200g을 3-5mm로 파쇄한 뒤 800g의 물을 첨가하여 공력을 조절할 수 있고 주파수가 고정된 특수 제작된 전자레인지에 넣어 6분 정도 가열하여 3분 정도 끓인 다음 진공으로 추출 여과하여 여과 액은 만다린 오일을 추출하며 여과 찌꺼기로는 펙틴을 추출한다.

만다린 오일추출: 여과하여 얻은 590mL 혼합액에 이소프로판올 200mL를 넣어 추출 분리한 다음 상층 액체를 추출하여 90℃의 물에서 30분 동안 가열 증류하여 이소프로판올 193.5mL를 회수한다. 회수율은 96.75％에 달하며 증류 잔여물은 탈색 탈수를 거쳐 만다린 오일 7.6g을 얻으며 만다린오일의 추출율은 3.80％에 달한다.

펙틴의 추출: 여과하여 얻은 312g의 귤 껍질찌꺼기에 35g의 717형 이온교환수지를 첨가, 700mL 1％HC1을 첨가하여 PH를 1.8으로 전자레인지에서 가열, 추출하여 95℃이하의 온도에서 섞어 30분간 보온한 다음 여과하여 12g의 활성탄을 다시 첨가하여 8분간 섞은 뒤 진공으로 추출 여과하여 탈색 펙틴액 500mL을 얻는다. 온도가 50℃, PH3.0, 압력이 0.2.MPa 조건하에 절단분자량이 50000μ인 파이프식 아크릴로니트릴막의 초정밀여과기를 이용하여 펙틴농도를 4.42％로 농축한다. 65℃아래로 가열하여 500mL의 에틸 알코올 함량이 95％인 알코올을 첨가하여 완전히 침강 분리한 다음 에틸 알코올함량이 0.3mol / LHC1인 용액을 사용하여 세척, 여과한다. 여과한 다음 다시 에틸 알코올 함량이 80％인 알코올을 사용하여 세척한다. 그런 다음 에틸 알코올함량이 0.3mol / LHC1인 용액으로 2번 세척하여 펙틴콜로이드를 얻는다. 이 콜로이드를 55℃아래의 온도에서 세시간 진공 건조한 다음 갈아서 펙틴분말 24.5g을 얻으며 펙틴추출율은 12.25％에 달한다.

Claims

삭제
감귤류 과피를 3-10mm 입도로 파쇄하고 파쇄된 감귤류 과피에 2-30배 체적의 물을 첨가하여 마이크로파 반응기에서 3-15분 가열하여 3분간 끓인 후 진공으로 추출 여과하여 여과액을 얻는 단계; 0.25-1배 체적의 유기 추출제에 3-5분 섞어 층별 분리하여 상층 기름 상태의 액체를 얻는 단계; 기름 상태의 상층 액체를 섭씨 80-85도에서 30분 증류하여 담황색의 만다린 오일을 얻으며 증류액은 무색의 유기 추출제로 순환 사용하는 단계; 및 얻어진 담황색의 만다린 오일은 목질계 활성탄을 이용하여 탈색을 시키고 Na₂SO₄를 이용한 탈수를 거쳐 리모넨(limonene)92-95wt％를 포함한 만다린 오일 제품을 얻는 단계를 포함하는 감귤류 과피에서 만다린 오일을 추출하는 방법
감귤류 과피를 3-10mm 입도로 파쇄하고 파쇄된 감귤류 과피에 2-30배 체적의 물을 첨가하여 마이크로파 반응기에서 3-15분 가열하여 3분간 끓인 후 진공으로 추출 여과하여 여과찌꺼기를 얻는 단계; 얻어진 여과 찌꺼기에 pH 1.5-2.0의 염산용액을 첨가하고 원료 총질량의 10-30％를 차지하는 양이온 교환수지를 첨가하여 마이크로파를 이용해 섭씨 80-95도로 가열한 후, 지속적으로 15-60분간 교반하여 펙틴액을 얻는 단계; 얻어진 펙틴액에 펙틴액 총질량의 5-25％에 해당하는 목질계 활성탄을 첨가하여 섭씨 80도에서 5-20분 교반하여 탈색을 한 후 여과하여 무색 펙틴을 얻으며, 이때 얻어진 펙틴을 섭씨 40-50도, pH2-4, 압력 0.15-0.3MPa 조건 하에서 분획분자량이 50000인 파이프식 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)막의 초정밀 여과기를 이용하여 펙틴 추출액을 4-6wt％로 농축하는 단계; 얻어진 섭씨 50-65도의 펙틴 농축액에 농축액 총중량의 1-2wt％인 염산을 첨가하고 농축액과 같은 중량의 에틸 알코올 함량이 95wt％인 알코올을 더 첨가한 뒤 5분 혼합 교반하여 펙틴을 침강분리 여과한 후 에틸 알코올 함량이 80wt％인 알코올로 세척하여 알코올 가용성 불순물을 제거한 다음 0.3mol/리터 염산이 포함된 예틸 알코올 용액으로 두 번 세척하고 압착한후에 펙틴 초급 제품을 생산하는 단계; 및 생산된 초급 펙틴을 건조기에 넣어 섭씨 60도 이하에서 건조를 하여 수분 함량이 10wt％ 이하일 때 분쇄하여 분말화하는 단계를 포함하는 감귤류 과피에서 펙틴을 추출하는 방법