KR20070119949A

KR20070119949A - 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법및 농축장치

Info

Publication number: KR20070119949A
Application number: KR1020060054539A
Authority: KR
Inventors: 김태환
Original assignee: 주식회사 지엠코
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-21

Abstract

본 발명은 열수에 의해 추출된 감초추출물에 포함된 무기물, 회, 전분, 고무질, 섬유상의 칩 등을 제거하여 목적물질인 글리시리진의 함량비를 증가시켜 목적하는 제품의 원료로 사용하기 위한, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치에 관한 것으로서, (1) 감초추출물 1중량부 대하여 물을 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 희석단계; (2) 상기 희석물에 알코올을 10 내지 100중량부의 양으로 첨가하여 알코올희석물을 수득하는 알코올희석단계; (3) 상기 알코올희석물을 분당 1000 내지 4000 회전 속도로 원심분리하여 하층부에 침적된 전분과 고무질을 제거하고 상등액을 분리하는 원심분리단계; (4) 상기 상등액에서 알코올을 증류시켜 증발잔류물을 수득하는 증류단계; (5) 상기 증발잔류물 1중량부에 대해 물 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 재희석단계; (6) 상기 재희석단계에서 수득되는 희석물을 한외여과막 또는 정밀여과막이 장착된 분리막을 통하여 분리시켜 분획물을 수득하는 분리단계; 및 (7) 상기 분획물로부터 수분을 제거하는 농축단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

감초추출물, 글리시리진, 희석조, 필터카트리지, 교반조, 원심분리기, 증류기, 분리막

Description

감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치 {Concentration method of glycyrrhizin from glycyrrhiza extract and concentration equipment for concentrating glycyrrhizin from glycyrrhiza extract}

도 1은 본 발명에 따라 감초추출물로부터 글리시리진을 분리, 농축시키는 농축장치의 하나의 구체적인 예를 도시한 구성도이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따라 폴리설폰 정밀여과막이 장착된 분리막모듈 내에서 분리막과 희석조 간 3순환시켰을 때 농축된 글리시리진을 고성능액체크로마토그래피로 분석한 결과를 나타낸 그래프들로서, 도 2는 분리막 운전압력이 2기압일 때의 글리시리진 함량을 분석한 그래프이고, 도 3은 분리막 운전압력이 3기압일 때의 글리시리진 함량을 분석한 그래프이고, 그리고 도 4는 분리막 운전압력이 4기압일 때의 글리시리진 함량을 분석한 그래프이다.

본 발명은 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 열수에 의해 추출된 감초추출물에 포 함된 무기물, 회, 전분, 고무질, 섬유상의 칩 등을 제거하여 목적물질인 글리시리진의 함량비를 증가시켜 목적하는 제품의 원료로 사용하기 위한, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치에 관한 것이다.

감초(Glycyrrhiza uralensis Fisch, Glycyrrhiza glabra L.)는 콩과(Leguminosae)에 속하는 식물로서, 약용 및 식용으로 사용되는 다년생 초본으로, 그 줄기에는 백색의 단모가 있으며, 근경은 원주상으로서 주근은 길고, 조대하며, 외피는 홍갈색에서 암갈색이다. 감초추출물은 글리시리진(Glycyrrhizin), 글리시레틱 애시드(Glycyrrhetic acid), 리코리시딘(licoricidin) 등이 주요 성분이며, 그중 글리시리진은 감초의 주성분으로 설탕보다 50배 이상 달며, 항염작용, 해독작용, 항궤양작용, 계면활성작용 등의 성질을 이용하여 식품, 화장품, 의약품, 담배 가향제 등으로 널리 사용된다.

감초추출물 중의 글리시리진의 농도를 높이기 위하여 한국특허공개 2000-49485 및 1998-77716호에서는 감초추출물을 메탄올로 추출하는 추출공정, 음이온교환수지를 사용한 정제 및 탈색공정, 에탄올로 재결정하는 결정공정을 조합하는 방법을 사용하였다. 그러나 이는 알코올의 사용량이 많고, 전분 및 고무질, 회분 등의 불순물이 충분히 제거되지 않는 단점이 있을 뿐만 아니라, 추출 후, 감초 잔유물의 처리를 위해 추가적인 공정이 요구된다는 단점이 있다. 또한 추출 후, 전분 및 고무질 또는 단백질을 제거하기 위하여 여러 종류의 필터를 사용하거나, 흡착수지를 사용하여 제거하거나, 필터의 엘리멘트를 자주 교환해 주어야 하며, 수지를 자주 세척해 주어야 하는 어려움이 있다. 그리고 회분을 제거하기 위하여 이온교환수지 등 을 사용하지만, 이온교환수지를 재생해 주기 위해서 강산이나 강알칼리를 사용해야 하므로 심각한 환경문제를 야기할 뿐만 아니라, 폐이온교환수지 혹은 폐흡착수지에 의한 환경 문제와 함께 대부분의 수지에서 유효성분인 글리시리진도 흡착하여 글리시리진의 농도를 오히려 저하시키는 역할도 하게 되는 등의 단점이 있다.

일본특허공개 평56-553398, 동 57-459800, 동 59-20222호에는 감초근을 물과 여러 메탄올, 에탄올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 에틸에테르 등 유기 용매로 추출 정제하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이러한 방법들에 의한 감초추출물은 글리시리진의 순도가 낮은 수준이라는 문제점과, 공정이 복잡하여 현장 적용이 불가능한 문제점이 있으며, 다량의 유기 용매를 사용함으로써 유기 용매에 의한 작업환경의 열악함과 환경오염에 적절하게 대처하지 못하는 단점이 상존한다.

또한 한국막학회 1999년 춘계학술대회 발표집 105-108 페이지에는 알루미나 한외여과막을 이용하여 글리시리진을 분리하는 논문이 발표되었다. 이는 글리시리진을 분리하기 위하여 알루미나로 만들어진 기공크기 50Å의 분리막을 사용하였으나, 알루미나 분리막의 경우, 흡착성이 너무 강해 운전 10분 이내에 투과유속이 초기 투과유속의 10% 이내로 감소하여 경제성을 상실하는 단점을 지녔고, 또한 50Å의 기공크기는 글리시리진의 농축공정에 적합하지 않은 지나치게 작은 기공 크기로 이러한 기공크기는 현저하게 낮은 투과유속을 나타내므로 적합하지 않다는 단점이 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 이용한 공정을 도입함으로써 유기용매의 사용을 억제하고, 공정을 단순화하며, 알코올의 사용을 최소화함으로써 경제적이고, 환경친화적인 글리시리진 분리 농축 방법을 발명하여 한국특허로 등록(514,760)하였다.

본 발명자들에 의해 발명된 상기 분리막 공정은 종래의 글리시리진 농축 방법을 개선하는 많은 효과를 지녔음에도 불구하고, 여전히 글리시리진의 높은 점착성과 다양한 혼합 성분으로 인해 농도 분극과 막오염의 문제가 남아 있으며, 고농축 글리시리진을 얻는데 한계가 있다.

본 발명의 목적은 열수에 의해 추출된 감초추출물에 포함된 무기물, 회, 전분, 고무질, 섬유상의 칩 등을 제거하여 목적물질인 글리시리진의 함량비를 증가시켜 목적하는 제품의 원료로 사용하기 위한, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법은, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법에 있어서, (1) 감초추출물 1중량부 대하여 물을 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 희석단계; (2) 상기 희석물에 알코올을 10 내지 100중량부의 양으로 첨가하여 알코올희석물을 수득하는 알코올희석단계; (3) 상기 알코올희석물을 분당 1000 내지 4000 회전 속도로 원심분리하여 하층부에 침적된 전분과 고무질을 제거하고 상등액을 분리하는 원심분리단계; (4) 상기 상등액에서 알코올을 증류시켜 증발잔류물을 수득하는 증류단계; (5) 상기 증발잔류물 1중량부에 대해 물 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하 여 희석물을 수득하는 재희석단계; (6) 상기 재희석단계에서 수득되는 희석물을 한외여과막 또는 정밀여과막이 장착된 분리막을 통하여 분리시켜 분획물을 수득하는 분리단계; 및 (7) 상기 분획물로부터 수분을 제거하는 농축단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 분리막은 분획분자량이 10,000 내지 200,000달톤(dalton)인 한외여과막 또는 기공 크기 0.05 내지 0.5㎛인 정밀여과막을 포함하여 이루어진다.

상기 한외여과막은 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것이 될 수 있다.

상기 정밀여과막은 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 나이트레이트(Cellulose nitrate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/ co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것이 될 수 있다.

상기 분리단계에서 수득되는 분획물을 상기 재희석단계에 다시 적용시킨 후, 그 재희석단계에서 수득되는 희석물을 다시 분리단계에 적용시키는 것을 적어도 2회 이상 반복시킬 수 있다.

본 발명에 따른 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치는, 농축시키고자 하는 감초추출물을 물과 희석시키기 위한 희석조와; 상기 희석조에 연결되며, 상기 희석조에서 희석된 희석물에 알코올을 혼합하는 교반조와; 상기 교반조에 연결되며, 상기 교반조에서 수득되는 알코올희석물을 원심분리시키기 위한 원심분리기와; 상기 원심분리기에 연결되며, 상기 원심분리기에서 분리되는 상등액에서 알코올을 증류시키기 위한 증류기와; 상기 증류기에 연결되며, 상기 증류기에서 수득되는 증발잔류물을 물에 희석시키기 위한 재희석조와; 상기 재희석조에 연결되며, 상기 재희석조에서 수득되는 희석물로부터 글리시리진을 분리시키기 위한 분리막과; 상기 분리막에 연결되며, 상기 분리막으로부터 수득되는 분획물로부터 수분을 제거하여 농축시키는 농축기;를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법은, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법에 있어서, (1) 감초추출물 1중량부 대하여 물을 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 희석단계; (2) 상기 희석물에 알코올을 10 내지 100중량부의 양으로 첨가하여 알코올희석물을 수득하는 알코올희석단계; (3) 상기 알코올희석물을 분당 1000 내지 4000 회전 속도로 원심분리하여 하층부에 침적된 전분과 고무질을 제거하고 상등액을 분리하는 원심분리단계; (4) 상기 상등액에서 알코올을 증류시켜 증발잔류물을 수득하는 증류단계; (5) 상기 증발잔류물 1중량부에 대해 물 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 재희석단계; (6) 상기 재희석단계에서 수득되는 희석물을 한외여과막 또는 정밀여과막이 장착된 분리막을 통하여 분리시켜 분획물을 수득하는 분리단계; 및 (7) 상기 분획물로부터 수분을 제거하는 농축단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

감초 추출물은 일반적으로 점도가 상당히 높아 그로부터 글리시리진을 분리 농축하는 데에 분리막을 이용하는 것이 적합하지 않을 것이라고 예상되어 왔고, 분리막을 이용하려는 일부 시도가 있었으나, 효과적인 결과를 얻지 못하였다. 그러나 본 발명의 발명자들은 수많은 실험을 통하여, 분자량 800을 약간 넘는 글리시리진이 그 분자의 크기보다 기공이 작지 않음에도 분리막을 통과하지 않는 것은, 글리시리진이 독립적으로 행동하지 않고, 감초추출물 속의 다른 물질과 함께 행동하거나, 다른 물질들이 분리막을 오염시킴에 따른 것이라 추측하였고, 이에 근거하여 글리시리진의 분리 농축에 적합한 기공의 크기와 분리막 재질을 연구하였으며, 분리막의 기공은 글리시리진 분자보다 상당히 커야 하고, 그렇더라도 글리시리진은 투과되지 않고, 농축액 속에 농축되며, 목적하지 않는 물질들은 막을 통과하여 투과액 속에 축적되는 현상을 발견하여 발명을 완성하여 한국 특허를 등록한 바 있다. 본 발명자들은 이에 그치지 아니하고, 여전히 글리시리진 내에 존재하는 각종 점착성 물질 에 의한 심각한 막오염과 농도 분극을 최소화하기 위하여 분리막 공정 전, 알코올을 배합하여 원심분리를 수행함으로써 분리막 공정에 심대한 막오염과 농도 분극을 유발하는 점착 특성을 갖는 전분 및 고무질을 제거하여 상기 문제점을 최소화 하였고, 분리막 공정에 도입되기 전 높은 점도에 의한 투과 플럭스의 감소를 회피하기 위하여 물로 희석하였으며, 목적하는 글리시리진의 농도를 구현하기 위하여 분리막을 중심으로 반복적으로 분리막에 의한 분리와 희석을 반복시키는 순환시스템을 구성하였으며, 분리막 공정에서 배출되는 글리시리진 수용액으로부터 물을 제거하기 위하여 역삼투막 공정이나 증류공정을 설치함으로써 본 발명을 완성하였다.

상기 (1)의 희석단계는 감초추출물 1중량부 대하여 물을 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 것으로 이루어지며, 이 희석단계에 의해 후속하는 알코올희석단계를 용이하게 하고, 또한 그 전에 선택적으로 수행될 수 있는 여과단계에서 필터카트리지를 통한 여과를 용이하게 수행할 수 있도록 감초추출물의 농도를 조절하는 기능을 한다.

상기 (2)의 알코올희석단계는 특히 본 발명에서 도입되는 부분으로서, 상기 희석물에 알코올을 10 내지 100중량부의 양으로 첨가하여 알코올희석물을 수득하는 것으로 이루어진다. 이 알코올희석단계에 의해 알코올희석물을 수득토록 함으로써 이 알코올희석물로 원심분리를 수행토록 함으로써 분리막에 의한 분리공정에 심대한 막오염과 농도 분극을 유발하는 점착 특성을 갖는 전분 및 고무질을 제거토록 함으로써 분자량 800을 약간 넘는 글리시리진이 그 분자의 크기보다 기공이 작지 않음에도 글리시리진이 독립적으로 행동하지 않고, 감초추출물 속의 다른 물질과 함께 행동하거나, 다른 물질들이 분리막을 오염시키는 것에 의해 분리막을 통과하지 못하는 단점을 해결할 수 있도록 하는 기능을 한다.

상기 (3)의 원심분리단계는 상기 알코올희석물을 분당 1000 내지 4000 회전 속도로 원심분리하여 하층부에 침적된 전분과 고무질을 제거하고 상등액을 분리하는 것으로 이루어진다. 이 원심분리단계에 의해 전분, 고무질 기타 불순물들을 제거할 수 있게 된다.

상기 (4)의 증류단계는 상기 상등액에서 알코올을 증류시켜 증발잔류물을 수득하는 것으로 이루어진다; 이 증류단계에 의해 알코올희석물 중의 알코올을 제거하고, 후속하는 분리공정을 원활하게 수행할 수 있게 된다. 상기 증류단계는 60 내지 80℃의 온도로 가열하는 것에 의해 수행될 수 있다.

상기 (5)의 재희석단계는 상기 증발잔류물 1중량부에 대해 물 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 것으로 이루어진다. 이 재희석단계에서의 희석에 의해 후속하는 분리막을 통한 분리단계가 원활하게 수행될 수 있게 된다. 이 재희석단계는 증발잔류물이 30cps(센티포아즈) 이하가 되도록 물을 가하여 점도를 조절하는 것에 의해 수행될 수 있다.

이후 상기 (6)의 분리단계 및 상기 (7)의 농축단계를 수행하여 상기 분획물로부터 수분을 제거함으로써 목적하는 글리시리진이 고도로 농축된 글리시리진 농축물을 수득하게 된다. 상기 농축단계에서의 농축은 역삼투막 또는 증류기가 사용될 수 있다. 상기 역삼투막으로는 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 트리아세테이트(Cellulose triacetate), 방향족 폴리아미 드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리벤즈이미다졸(Polybenzimidazole, PBI) 등의 고분자로 이루어진 역삼투막이 장착된 역삼투압 시스템이 사용될 수 있으며, 상기 증류기는 가열에 의해 수분을 제거할 수 있는 통상의 증류기가 사용될 수 있다.

상기 분리단계에서의 분리막으로서 사용되는 한외여과막으로는 분획분자량이 10,000 내지 200,000달톤(dalton)인 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone) 등의 고분자로 이루어진 한외여과막이 사용될 수 있다.

상기 분리단계에서의 분리막으로서 사용되는 정밀여과막으로는 기공 크기 0.05 내지 0.5㎛인 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 나이트레이트(Cellulose nitrate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/ co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 등의 고분자로 이루어진 정밀여과막이 사용될 수 있다.

상기 알코올희석단계의 수행 이전에 상기 희석단계에서 수득되는 희석물을 필터카트리지에 통과시켜 여과하는 여과단계가 더 수행될 수 있다. 상기 필터카트리지는 1 내지 50㎛ 크기의 여과공들을 포함하는 필터를 카트리지(catridge)형으로 만든 것이 될 수 있다.

상기 증류단계에서 증류되는 알코올을 응축시켜 회수하는 응축단계를 더 포함할 수 있다. 이 응축단계의 수행에 의해 회수되는 알코올은 알코올희석단계에서 재사용될 수 있다.

상기 분리단계에서 수득되는 분획물을 상기 재희석단계에 다시 적용시킨 후, 그 재희석단계에서 수득되는 희석물을 다시 분리단계에 적용시키는 것을 적어도 2회 이상, 바람직하게는 2 내지 10회 반복시킬 수 있다.

본 발명의 방법에서 처리될 수 있는 감초추출물은 열수로 추출된 1차 추출물로써 분리막 공정에 적용하기 적합하도록 점도를 낮게 유지하기 위한 희석액이며, 이때 희석비는 점도가 대략 30cps 이하, 바람직하게는 20cps 이하가 되도록 하고, 전분이나 고무질과 같은 점착성 성분을 제거하기 위하여 메탄올 또는 에탄올과 같은 탄소수 1 내지 4의 알코올이 사용된다.

특히, 상기 분리막의 형태는 판틀형과 관형막, 중공사형이 바람직하게 사용될 수 있으며, 분리막의 외면과 내면의 압력차(transmembrane pressure)는 0.2 내지 10 기압, 바람직하게는 0.5 내지 5 기압일 경우가 적당하다.

또한 본 발명에 따른 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치는, 농축시키고자 하는 감초추출물을 물과 희석시키기 위한 희석조와; 상기 희석조에 연결되며, 상기 희석조에서 희석된 희석물에 알코올을 혼합하는 교반조와; 상기 교반조에 연결되며, 상기 교반조에서 수득되는 알코올희석물을 원심분리시키기 위한 원심분리기와; 상기 원심분리기에 연결되며, 상기 원심분리기에서 분리되는 상등액에서 알코올을 증류시키기 위한 증류기와; 상기 증류기에 연결되며, 상기 증류기에서 수득되는 증발잔류물을 물에 희석시키기 위한 재희석조와; 상기 재희석조에 연결되며, 상기 재희석조에서 수득되는 희석물로부터 글리시리진을 분리시키기 위한 분리막과; 상기 분리막에 연결되며, 상기 분리막으로부터 수득되는 분획물로부터 수분을 제거하여 농축시키는 농축기;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 특히 본 발명에서는 체계적인 희석을 위하여 희석조와 재희석조의 적어도 2개 이상의 희석조를 포함하며, 또한 분리막의 효율을 높이기 위한 알코올희석을 위한 교반조를 채용하고, 특히 재희석조와 분리막에 순환루프를 형성하여 재희석조와 분리막 사이에서 교대로 반복하여 재희석과 분리를 수행할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.

상기에서 교반조는 달리 혼합교반조라고 할 수도 있다. 이는 상기 희석조에서 희석된 희석물에 알코올을 혼합하는 기능을 하기 위한 것으로서 이해될 수 있다.

상기 분리막은 한외여과막 또는 정밀여과막을 포함하여 이루어진다. 상기 한외여과막으로는 분획분자량이 10,000 내지 200,000달톤인 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합 체(polyacrylonitrile/co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone) 등의 고분자로 이루어진 한외여과막이 사용될 수 있다. 또한 상기 정밀여과막으로는 기공 크기 0.05 내지 0.5㎛인 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 나이트레이트(Cellulose nitrate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/ co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 등의 고분자로 이루어진 정밀여과막이 사용될 수 있다.

상기 희석조와 교반조 사이에 필터카트리지가 더 포함될 수 있으며, 이 필터카트리지에 의해 알코올희석 전에 일차로 고형분 등을 여과하여 제거할 수 있다. 상기 필터카트리지로는 1 내지 50㎛ 크기의 여과공들을 포함하는 필터를 카트리지(catridge)형으로 만든 것이 될 수 있다.

상기 증류기에는 알코올의 응축을 위한 알코올응축기가 더 포함될 수 있다. 이 알 코올응축기에 의해 응축되어 회수되는 알코올이 재사용되어 경제성을 높일 수 있다.

상기 농축기는 역삼투막 또는 수분증류기가 될 수 있다. 상기 역삼투막으로는 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 트리아세테이트(Cellulose triacetate), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리벤즈이미다졸(Polybenzimidazole, PBI) 등의 고분자로 이루어진 역삼투막이 장착된 역삼투압 시스템이 사용될 수 있으며, 상기 증류기는 가열에 의해 수분을 제거할 수 있는 통상의 증류기가 사용될 수 있다.

상기 수분증류기에는 수분응축기가 더 포함될 수 있다. 이 수분응축기의 사용으로 감초추출물을 희석하는 물을 지속적으로 새로이 공급하는 대신 수분응축기에서 회수되는 물을 재사용할 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

열수를 이용하여 감초로부터 추출한 감초추출물 1중량부에 물 10중량부를 가하여 희석한 후, 평균기공크기 5㎛인 카트리지형 필터를 통과시켜 조립질을 제거하고, 교반조에서 전체 부피 대비 6중량부의 알코올을 혼합, 교반한 후, 분당 2000 회전의 속도로 원심분리하여 그 상등액을 증류기에 탑재하여 70℃에서 1시간 가량 증류하여 증류된 알코올은 응축기를 이용, 응축한 후, 교반조로 순환시켰으며, 증류기 탑저 제품은 분리막 공정 시스템에 설비된 희석조로 이송되어 20cps의 점도가 유지되도록 물에 희석한 후, 분획분자량 100,000달톤인 폴리에테르설폰 한외여과막이 회전디스크 타입의 분리막 모듈을 구성하고 있는 분리막 시스템에 투입되어 운전압력 1기압에서 농축되어 다시 희석조로 순환되도록 하고, 투과액은 배출시켰다. 분리막 공정과 희석조 사이에서 글리시리진 농축액은 비순환, 1회 순환, 3회 순환, 5회 순환을 한 후 증류기로 이송되고 증류기에서 제거된 물은 희석조로 순환시키고, 글리시리진이 농축된 탑저 제품을 얻었으며, 고성능크로마토그래피법(HPLC)을 이용하여 글리시리진의 함량을 분석하여 표 1에 나타내었다. 물에 10배 희석한 후, 카트리지를 통과한 후, 측정한 원료의 글리시리진 함량은 18.5%였으나, 분리막 공정을 1회 거친 후, 글리시리진 함량을 측정한 결과, 29.3 %로 1.5배 이상 농축되었으며, 1회 재순환 시, 즉 분리막 공정을 2회 거친 경우, 37.2%의 글리시리진 함량을 나타내어 1회 분리막 공정 적용 시에 비해 농축도는 감소하였으나, 여전히 높은 농축 정도를 보였으며, 3회 재순환 및 5회 재순환시에도 각각 43.7%와 47.8%의 높은 글리시리진 함량을 보임을 확인할 수 있었다.

	글리시리진의 함량 면적%
원료	18.5
비순환	29.3
1회 순환	37.2
3회 순환	43.7
5회 순환	47.8

실시예 2

열수를 이용하여 감초로부터 추출한 추출물을 물에 20배 희석하고, 분리막 모듈에는 0.1㎛ 기공의 폴리설폰 정밀여과막을 탑재한 후, 분리막 운전압력을 2.0, 3.0, 및 4.0 기압으로 변화시켜 가면서, 분리막-희석조 3 순환으로 상기 실시예 1의 장치 및 방법에 의해 실시하여 분리막 투과유속을 표 2에 나타내었으며, 고성능액체크로마토그래피법에 의한 각각의 글리시리진 함량을 분석하여 도 2 내지 도 4에 각각 나타내었다. 도 2에서 글리시리진의 피크는 체류시간 21 내지 22분대에 나타났다. 분리막의 투과유속은 운전압력이 2기압 일 때, 시간당 면적당 345ℓ를 보여주었으나, 운전압력이 증가하면 증가하여 4기압 운전압력에서는 시간당 면적당 631ℓ로 증가하였음을 보여주고 있다. 또한 고성능액체크로마토그래피 분석 결과, 도 2에 나타나듯 2기압 운전조건에서 글리시리진의 함량은 39.7%를 보여주고 있으며, 3기압 운전에서는 37.6%, 4기압 운전에서는 34.3%로 운전 압력이 증가함에 따라 글리시리진의 함량은 다소 감소하였으나, 여전히 높은 농축율을 보여주고 있다.

운전압력 (kgf/cm²)	투과유속 (l/m²-hr)
2.0	345
3.0	472
4.0	631

실시예 3

도 1의 장치를 이용하여, 알코올의 첨가량을 각각 0, 10, 50, 100, 200%로 하고, 분리막 공정 시스템에 분획분자량 50,000달톤인 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체 한외여과막을 기재하여 운전압력을 3기압으로 하여, 분리막 모듈과 희석조 간 1회 순환으로 실시예 1의 방법으로 실험하였으며, 그 결과를 표 3 에 나타내었다.

알코올함량(%)	글리시리진 함량(%)	투과유속 (l/m²-hr)
0	0.4	396
10	3.1	347
50	23.6	295
100	29.4	279
200	36.1	258

알코올이 첨가되지 않았을 경우, 분리막 투과유속은 단위시간당 단위 면적당 396ℓ로서 알코올이 200% 첨가되었을 경우인 단위시간당 단위 면적당 258ℓ에 비해 153% 정도 됨을 확인할 수 있었다. 이것은 알코올의 첨가가 글리시리진을 통과시키게 하며, 분리막의 투과유속은 더 낮게 하는 요인을 가져오고, 글리시리진 함량도 알코올 함량이 증가할수록 대체로 증가함을 확인할 수 있었다.

비교예 1

원심분리기만을 이용하여 열수에 의한 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축한 결과, 25.9%의 글리시리진 함량을 갖는 감초 추출물에 대하여 26.5%의 글리시리진의 함량을 나타내어 거의 농축이 되지 않았으며, 양이온수지의 경우에도 1 내지 2% 정도의 농축 효과가 있는 반면 음이온 교환수지의 경우에는 오히려 글리시리진의 함량이 감소함을 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명에 의하면, 감초로부터 열수로 추출한 추출액으로부터 불순물을 제거하고 글리시리진 등 필요한 유효 성분의 함량을 용이하게 증가시킬 수 있으며, 글리시리진의 함량미달로 이의 사용이 극히 제한적이었으나, 글리시리진의 함량이 증가되게 됨에 따라 의약품, 화장품, 담배 가향제, 천연 감미료 등의 용도로 확대 사용이 가능하며, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축함에 있어서 그동안 불가능하던 고농축의 문제점을 해결하고, 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 사용함으로써, 각종 이온 성분을 제거하기 위하여 사용되는 이온교환수지나 흡착수지 등의 사용을 극히 제한할 수 있게 되어, 이온교환수지 혹은 흡착 수지에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으므로 친환경적인 공정으로 사용할 수 있으며, 상기 복합공정은 글리시리진의 농축 공정뿐만 아니라 이와 유사한 점착성을 지닌 물질을 혼합한 혼합물의 분리, 의약품의 분리, 음ㆍ식료품이나 축산 가공에서의 농축 공정에 용이하게 적용할 수 있으므로 산업상의 응용 가능성을 확대시킬 수 있는 등 열수에 의해 추출된 감초추출물에 포함된 무기물, 회, 전분, 고무질, 섬유상의 칩 등을 제거하여 목적물질인 글리시리진의 함량비를 증가시켜 목적하는 제품의 원료로 사용하기 위한, 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법 및 농축장치를 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법에 있어서,

(1) 감초추출물 1중량부 대하여 물을 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 희석단계;

(2) 상기 희석물에 알코올을 10 내지 100중량부의 양으로 첨가하여 알코올희석물을 수득하는 알코올희석단계;

(3) 상기 알코올희석물을 분당 1000 내지 4000 회전 속도로 원심분리하여 하층부에 침적된 전분과 고무질을 제거하고 상등액을 분리하는 원심분리단계;

(4) 상기 상등액에서 알코올을 증류시켜 증발잔류물을 수득하는 증류단계;

(5) 상기 증발잔류물 1중량부에 대해 물 5 내지 50중량부의 양으로 첨가하여 희석물을 수득하는 재희석단계;

(6) 상기 재희석단계에서 수득되는 희석물을 한외여과막 또는 정밀여과막이 장착된 분리막을 통하여 분리시켜 분획물을 수득하는 분리단계; 및

(7) 상기 분획물로부터 수분을 제거하는 농축단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법.
제 1 항에 있어서,

상기 분리막이 분획분자량이 10,000 내지 200,000달톤(dalton)인 한외여과막 또는 기공 크기 0.05 내지 0.5㎛인 정밀여과막을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감 초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축방법.
제 2 항에 있어서,

상기 한외여과막이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 한외여과막임을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법.
제 2 항에 있어서,

상기 정밀여과막이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 나이트레이트(Cellulose nitrate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/ co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 정밀여과막임을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법.
제 1 항 내지 제 3 항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분리단계에서 수득되는 분획물을 상기 재희석단계에 다시 적용시킨 후, 그 재희석단계에서 수득되는 희석물을 다시 분리단계에 적용시키는 것을 적어도 2회 이상 반복시키는 것을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축하기 위한 농축방법.
농축시키고자 하는 감초추출물을 물과 희석시키기 위한 희석조와; 상기 희석조에 연결되며, 상기 희석조에서 희석된 희석물에 알코올을 혼합하는 교반조와; 상기 교반조에 연결되며, 상기 교반조에서 수득되는 알코올희석물을 원심분리시키기 위한 원심분리기와; 상기 원심분리기에 연결되며, 상기 원심분리기에서 분리되는 상등액에서 알코올을 증류시키기 위한 증류기와; 상기 증류기에 연결되며, 상기 증류기에서 수득되는 증발잔류물을 물에 희석시키기 위한 재희석조와; 상기 재희석조에 연결되며, 상기 재희석조에서 수득되는 희석물로부터 글리시리진을 분리시키기 위한 분리막과; 상기 분리막에 연결되며, 상기 분리막으로부터 수득되는 분획물로부터 수분을 제거하여 농축시키는 농축기;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감초추 출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치.
제 6 항에 있어서,

상기 분리막이 분획분자량이 10,000 내지 200,000달톤(dalton)인 한외여과막 또는 기공 크기 0.05 내지 0.5㎛인 정밀여과막을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치.
제 7 항에 있어서,

상기 한외여과막이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 한외여과막임을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치.
제 7 항에 있어서,

상기 정밀여과막이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 나이트 레이트(Cellulose nitrate), 폴리아크릴로니트릴/폴리비닐클로라이드 공중합체(polyacrylonitrile/ co-polyvinylchloride, PAN/co-PVC), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 지방족 폴리아미드(Aliphatic polyamide), 방향족 폴리아미드(Aromatic polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르이미드 (Polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 고분자로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 정밀여과막임을 특징으로 하는 감초추출물로부터 글리시리진을 농축시키기 위한 농축장치.