KR102633682B1 - 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원두커피부산물을 탈수하는 단계; 수분이 제거된 상기 원두커피부산물로부터 펠릿(pellet)을 형성하는 단계; 상기 펠릿을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 단계; 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산이 혼합된 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계; 상기 노말헥산결합물을 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산으로 분리하는 단계; 및 상기 원두커피부산물의 유지를 식물성유지로서 수득하는 단계를 포함하는 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유지는 천연의 동식물계에 널리 존재하고 단백질 및 탄수화물과 함께 생물체의 주요 성분을 이루는 것으로, 지방산과 글리세롤과의 트리글리세릴에스테르, 즉 트리글리세리드를 주성분으로 하는 것이다. 천연 유지는 그 출처에 따라 식물 유지와 동물 유지로 분류된다. 또 상온에서의 상태가 액체인 것을 기름(지방유), 고체인 것을 지방이라고 부른다
유지는 용도에 따라 식용유지와 공업용유지로 나누어질 수 있다. 식용유지는 직접 식용하는 식용유뿐만 아니라 마가린·버터·쇼트닝·라드 등의 가공유지식품, 마요네즈 등의 유지혼합 가공식품을 포함한다. 공업용유지는 식용유지 이외의 공업원료 유지와, 이것을 가공해서 생산한 글리세롤·지방산·비누 등을 포함한다. 글리세롤과 지방산은 유지의 가수분해공정을 거쳐 생산되는데, 글리세롤은 치약·화장품·의약품·수지 등의 제조에 이용되며, 지방산은 비누·가소제·그리스 등의 제조에 이용된다.
우리 생활에 다양하게 활용되는 유지는 동식물을 원료로 하기 때문에 일상생활에서도 유지의 원료를 쉽게 찾아볼 수 있다. 더욱이 섭취하고 남은 음식물 찌꺼기를 통해서도 유지가 생산될 수 있다. 이것은 자원의 재활용 및 효율적 이용의 측면에서 바람직할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 유지를 생산하는 것과 관련이 있다. 특히 커피와 같이 갈수록 소비가 증가하는 원료가 유지생산에 이용된다면, 품질 좋은 유지를 저렴하게 소비자에게 제공할 수 있을 것이다.
이에, 본 발명의 발명자는 버려지는 원두커피부산물을 활용한 유지생산기술을 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 배경에서, 본 발명의 일 목적은, 원두커피부산물로부터 제조되는 식물성유지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 원두커피부산물로부터 식물성유지가 제조되는 과정에서 생성되는 사료 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
한편 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 원두커피부산물을 탈수하는 단계; 수분이 제거된 상기 원두커피부산물로부터 펠릿(pellet)을 형성하는 단계; 상기 펠릿을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 단계; 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산이 혼합된 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계; 상기 노말헥산결합물을 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산으로 분리하는 단계; 및 상기 원두커피부산물의 유지를 식물성유지로서 수득하는 단계를 포함하는 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 탈수하는 단계는, 90~130℃ 온도 범위에서 상기 원두커피부산물을 교반하고, 상기 교반된 원두커피부산물에서 나온 수증기를 제거할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 교반하는 단계는, 상기 펠릿과 상기 노말헥산이 교반되어 상기 노말헥산결합물을 수득하고, 상기 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계는, 상기 노말헥산결합물 및 상기 펠릿의 혼합물을 분리기에 투입하며, 상기 분리기 내부에서 상기 혼합물에 스팀을 가하여 상기 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계는, 상기 스팀이 가해진 상기 노말헥산결합물을 상기 분리기에서 흡출할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예는, 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법에 의하여 제조된 식물성유지를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유지를 제조하기 위하여 버려지는 원두커피부산물을 이용함으로써 원두커피부산물을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 질 좋은 유지를 저렴한 비용으로 생산할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 사료를 제조하기 위하여 버려지는 원두커피부산물을 이용함으로써 원두커피부산물을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 질 좋은 사료를 저렴한 비용으로 생산할 수 있다.
한편 여기서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명에 따른 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법을 나타내는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 이 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 균등물 내지 대체물들을 포함하는 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능하다.
또한, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어의 표현은, 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 이 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법은 원두커피부산물을 탈수하는 단계(S110), 수분이 제거된 원두커피부산물로부터 펠릿을 형성하는 단계(S120), 펠릿 및 노말헥산을 교반하는 단계(S130), 노말헥산결합물을 펠릿과 분리하는 단계(S140), 노말헥산결합물을 유지와 노말헥산으로 분리하는 단계(S150) 및 식물성유지를 수득하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
먼저 원두커피부산물을 탈수하는 단계(S110) 이전에 식물성유지의 원료인 원두커피부산물을 수집하고 입고할 수 있다.
1. 원두커피부산물을 탈수하는 단계(S110)
원두커피부산물을 탈수하는 단계(S110)는 원두커피부산물에서 수분을 제거하는 공정일 수 있다. 처음에 입고되는 원두커피부산물의 수분함량은 50~70%가 될 수 있고, 본 단계를 통해 수분함량을 1~10%까지 감소시킬 수 있다. 바람직하게 수분함량은 5%까지 감소할 수 있다. 구체적으로 탱크에 원두커피부산물을 넣고 90~130℃ 온도 범위에서 열을 가한 뒤에, 원두커피부산물을 교반할 수 있다. 바람직하게 본 단계에서 온도 범위는 110℃일 수 있다. 온도가 130℃ 초과인 경우 열의 온도가 높아서 열이 원두커피부산물에 가해지면 벤조피렌과 같은 발암물질이 발생할 수 있다. 온도가 90℃미만인 경우 열의 온도가 낮아서 원두커피부산물의 수분이 증발되지 않을 수 있다. 증발된 수분은 수증기의 형태로 탱크 안에 가득 찰 수 있다.
그리고 원두커피부산물로부터 나온 수증기를 제거할 수 있다. 탱크 안에는 원두커피부산물로부터 나온 수분이 수증기의 형태로 차 있고, 이 수증기를 제거할 수 있다.
2. 수분이 제거된 원두커피부산물로부터 펠릿(pellet)을 형성하는 단계(S120)
펠릿(pellet)을 형성하는 단계(S120)는 탈수단계를 거친 원두커피부산물을 펠릿으로 가공하는 공정일 수 있다. 원두커피부산물이 펠릿으로 형성되면, 후 공정에서 야기되는 불편함이 감소할 수 있다. 펠릿은 구, 원주, 각주형 등으로 만들어진 작은 입자일 수 있다. 펠릿은 길이 2~5cm, 두께 2~7mm로 형성될 수 있다. 바람직하게 펠릿은 길이 3cm, 두께 5mm일 수 있다. 펠릿의 길이가 5cm를 초과하거나 펠릿의 두께가 7mm를 초과하면, 펠릿이 너무 커서 나중에 노말헥산과 교반되기가 어려울 수 있다. 펠릿의 길이가 2cm 미만이거나 펠릿의 두께가 5mm를 미만이면, 펠릿이 너무 작아서 나중에 후 공정이 수행되기 어려울 수 있다.
3. 펠릿을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 단계(S130)
펠릿을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 단계(S130)는 펠릿 형태의 원두커피부산물을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 공정일 수 있다. 펠릿은 컨베이어를 통해 교반이 일어나는 추출기로 들어갈 수 있다. 용제인 노말헥산에 펠릿을 섞고 50~70rpm의 속도로 지속적으로 교반할 수 있다. 바람직하게 60rpm의 속도로 노말헥산과 펠릿을 교반할 수 있다. 또한 적어도 0.5~1시간 동안 지속적으로 펠릿을 교반할 수 있다. 이후 펠릿과 노말헥산의 혼합물이 생성될 수 있다. 혼합물에는 원두커피부산물의 유지와 노말헥산이 결합된 노말헥산결합물, 그리고 펠릿-유지가 빠져나간 원두커피부산물-이 포함될 수 있다.
4. 노말헥산결합물을 펠릿으로부터 분리하는 단계(S140)
노말헥산결합물을 펠릿과 분리하는 단계(S140)는 교반단계(S130)에서 생성된 이 혼합물을 노말헥산결합물과 펠릿으로 분리하는 공정일 수 있다. 이 혼합물은 분리기로 들어갈 수 있다. 분리기 내부에서 이 혼합물에 90~120℃의 스팀을 가하여 노말헥산결합물을 펠릿으로부터 분리할 수 있다. 스팀이 빠른 속도로 혼합물에 부딪히면, 노말헥산결합물이 펠릿으로부터 튀어나갈 수 있다. 펠릿에서 분리된 노말헥산결합물은 흡출될 수 있다. 노말헥산결합물을 분리기 안으로부터 외부로 빨아내면, 분리기 안에는 펠릿만이 남겨질 수 있다.
펠릿과 분리된 노말헥산결합물은 여기에 포함된 원두커피부산물의 유지를 추출하기 위하여 탱크로 이동할 수 있다. 한편 펠릿은 저장시설로 이송될 수 있다. 노말헥산결합물과 분리된 펠릿은 유지가 빠져나간 원두커피부산물로서, ‘원두커피박’으로 명명될 수 있다.
여기서 노말헥산결합물로부터 분리된 펠릿 즉, 원두커피박은 유기질을 포함하는 사료로서 이용될 수 있다. 복수의 성분이 혼합된 배합사료와 대조적으로 단일한 성분인 원두커피로만 이뤄진 단미사료가 원두커피박으로부터 생성될 수 있다.
5. 노말헥산결합물을 원두커피부산물의 유지와 노말헥산으로 분리하는 단계(S150)
노말헥산결합물을 원두커피부산물의 유지와 노말헥산으로 분리하는 단계(S150)는 노말헥산과 결합된 유지를 추출하는 공정일 수 있다. 펠릿이 노말헥산과 교반되는 과정에서 원두커피부산물의 유지가 노말헥산과 결합하여 노말헥산결합물이 생성될 수 있다. 본 단계에서 그 유지는 다시 노말헥산결합물로부터 분리될 수 있다. 구체적으로 탱크 안에 있는 노말헥산결합물을 70~90℃ 온도 범위에서 가열할 수 있다. 바람직하게 노말헥산결합물을 76℃ 온도에서 가열할 수 있다. 노말헥산이 가열되어 기화되면, 탱크 안에는 원두커피부산물의 유지가 남을 수 있다. 그리고 기화된 노말헥산은 흡출될 수 있다.
여기서 흡출된 노말헥산은 저장시설로 이송됨으로써 회수될 수 있다. 회수된 노말헥산은 펠릿 및 노말헥산을 교반하는 단계(S130)에서 재사용될 수 있다.
6. 식물성유지를 수득하는 단계(S160)
식물성유지를 수득하는 단계(S160)는 노말헥산이 노말헥산결합물로부터 분리된 후 탱크 안에 남아있는 원두커피부산물의 유지를 얻는 공정일 수 있다. 원두커피부산물의 유지는 저장시설로 이송되어 식물성유지로서 출고 될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 여러 가지 변형된 형태로 실시할 수 있다.
실시예
1) 원두커피부산물을 탈수
원두커피부산물 1kg을 준비한다. 원두커피부산물을 탱크에 넣고 110℃의 온도에서 원두커피부산물에 열을 가한다. 원두커피부산물에서 수증기가 나오면, 탱크 외부로 수증기를 빼내어 제거한다.
2) 원두커피부산물로부터 펠릿을 형성
상기 탈수단계를 거친 원두커피부산물을 길이 3cm, 두께 5mm의 펠릿으로 가공한다.
3) 펠릿을 노말헥산과 교반
펠릿 1kg과 노말헥산 500g을 추출기에 넣고 교반한다. 1시간동안 60rpm의 속도로 지속적으로 교반한다. 이후 펠릿과 노말헥산의 혼합물을 얻는다.
4) 노말헥산결합물을 펠릿으로부터 분리
이 혼합물을 분리기에 넣고 103℃의 온도로 스팀을 이 혼합물에 가하여 노말헥산결합물을 펠렛으로부터 분리한다. 펠릿으로부터 분리된 노말헥산결합물을 분리기 외부로 흡출한다.
5) 노말헥산결합물을 원두커피부산물의 유지와 노말헥산으로 분리
노말헥산결합물을 탱크에 넣고 76℃ 온도에서 가열한다. 기화된 노말헥산을 탱크 외부로 흡출한다. 노말헥산이 제거된 후 탱크에 남은 펠릿은 단미사료 저장시설로 이송한다.
6) 식물성유지를 수득
노말헥산이 제거된 탱크에서 남아있는 원두커피부산물의 유지를 수득한다.
이상의 과정을 통해 제조된 성분에 대하여 몇몇 단계의 특성을 검증한 것을 아래의 표 1 내지 3을 통해 설명하면 다음과 같다.
표 1 및 2는 본 발명의 실시예를 거친 원두커피부산물의 수분함량과 그 원두커피부산물이 단미사료로 이용될 수 있음을 나타내는 시험결과를 나타낼 수 있다.
표 1을 참조하면, 처음 입고되어 아직 본 발명의 실시예를 거치지 않은 원두커피부산물을 시험한 결과로서, 질소, 인산, 수분 및 유기물의 함량이 나타날 수 있다. 시험은 농촌진흥청 시험연구기관 중 하나인 ㈜수호분석이 진행하였고, 분석방법은 비료품질검사법을 따르고, 규격은 농촌진흥청 고시 제2022-28호에 근거한다.
처음 입고되는 원두커피부산물의 수분함량은 63.19%로서 상당히 높은 것을 확인할 수 있다.
| 항목 | 규격 | 결과 |
| 질소잔량(%) | - | 0.99 |
| 인산잔량(%) | - | 0.34 |
| 수분(%) | 55 이하 | 63.19 |
| 유기물(%) | 30 이상 | 35.99 |
표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 처리되어 펠릿 형태로 제조된 원두커피부산물을 시험한 결과, 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유, 산가, 아플라톡신의 함량이 나타날 수 있다. 시험은 농협경제지주 축산연구원이 진행하였고, 분석방법은 사료표준분석방법에 근거한다.
본 발명의 실시예에 따라 처리된 펠릿 형태의 원두커피부산물-원두커피박-의 수분함량은 4.34%로서 상당히 낮은 것을 확인할 수 있다. 수분함량이 매우 낮기 때문에 펠릿 형태의 원두커피부산물이 단미사료로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
| 항목 | 결과 | 분석방법 |
| 수분(%) | 4.34 | 사료표준분석방법1장 |
| 조단백질(%) | 15.30 | 사료표준분석방법1장 |
| 조지방(%) | 3.56 | 사료표준분석방법1장 |
| 조섬유(%) | 50.24 | 사료표준분석방법1장 |
| 산가(AV)(mgKOH/g) | 7.64 | 사료표준분석방법21장 |
| 아플라톡신(ppb) | 0.00 | 사료표준분석방법7장 |
표 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 식물성유지의 시험결과를 나타낼 수 있다.
표 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 식물성유지를 시험한 결과로서, 산가, 요오드가, 트랜스지방, 지방산 및 포화지방의 함량이 나타날 수 있다. 시험은 롯데웰푸드가 진행하였고, 분석방법은 표준검사법을 따른다.
| 항목 | 결과 |
| 산가 | 10 |
| 요오드가 | 110 |
| 트랜스지방(%) | 0.15 |
| 포화지방 | 44.87 |
본 발명의 실시예에 따라 처리된 식물성유지의 산가는 10으로서 식용으로는 부적합하나 공업용으로는 적합한 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 원두커피부산물을 탈수하는 단계;
상기 탈수하는 단계 이후, 수분이 제거된 상기 원두커피부산물로부터 펠릿(pellet)을 형성하는 단계;
상기 펠릿을 형성하는 단계 이후, 상기 펠릿을 노말헥산과 혼합하여 교반하는 단계;
상기 교반하는 단계 이후, 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산이 혼합된 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계;
상기 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계 이후, 상기 노말헥산결합물을 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산으로 분리하는 단계; 및
상기 원두커피부산물의 유지를 식물성유지로서 수득하는 단계를 포함하고,
상기 탈수하는 단계는, 상기 원두커피부산물의 수분함량이 1~10%가 되도록 상기 원두커피부산물을 90~130℃의 온도범위에서 가열하여 교반하고, 상기 교반된 원두커피부산물에서 나온 수증기를 제거하고,
상기 펠릿을 형성하는 단계는, 상기 탈수하는 단계를 통해 탈수된 상기 원두커피부산물을 길이 2~5㎝와 두께 2~7mm의 펠릿으로 형성하고,
상기 교반하는 단계는, 상기 펠릿과 상기 노말헥산을 교반을 위한 추출기에 넣어 50~70rpm의 속도로 적어도 0.5~1시간동안 지속적으로 교반하여 상기 노말헥산결합물을 수득하고,
상기 노말헥산결합물을 상기 펠릿과 분리하는 단계는, 상기 노말헥산결합물을 분리기에 넣고, 90~130℃의 스팀이 상기 노말헥산결합물에 부딪혀서 상기 노말헥산결합물이 상기 펠릿으로부터 튀어나가도록 상기 스팀을 투입하고, 상기 노말헥산결합물을 흡출(suck out)하여 탱크에 보관하며, 상기 분리기에 남겨진 상기 펠릿을 이송하여 일 저장시설에 보관하고,
상기 노말헥산결합물을 상기 원두커피부산물의 유지와 상기 노말헥산으로 분리하는 단계는, 상기 탱크 안에 있는 상기 노말헥산결합물을 70~90℃의 온도범위에서 가열하고, 상기 노말헥산이 가열되어 기화되면 상기 노말헥산을 흡출하여 다른 저장시설에 보관하며,
상기 원두커피부산물의 유지를 식물성유지로서 수득하는 단계는, 상기 탱크 안에 남아있는 상기 원두커피부산물의 유지를 상기 식물성유지로서 수득하는
원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 일 저장시설에 보관된 펠릿은, 단미사료로서 이용되는
원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법. - 제1항에 따른 원두커피부산물을 이용한 식물성유지 제조방법에 의하여 제조된 식물성유지.
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