KR940010305B1

KR940010305B1 - 오징어내장 폐기물에서 불포화지방산성분을 추출하는 방법

Info

Publication number: KR940010305B1
Application number: KR1019910013723A
Authority: KR
Inventors: 김종억
Original assignee: 김종억; 한태호
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1994-10-22
Also published as: KR930004468A

Abstract

내용 없음.

Description

오징어내장 폐기물에서 불포화지방산성분을 추출하는 방법

첨부 도면은 이 발명의 처리계통개략도를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 1차혐기성 발효탱크 10' : 교반기

11 : 2차오니액균형탱크 12' : 교반기

13 : 오존네이터(ozonnator) 14^Ⅰ: 1차 반응조

14^Ⅱ: 2차 반응조 14^Ⅲ: 3차 반응조

15 : 처리정유탱크, 15' : 침강불순물제거구

16 : 진공흡입여과장치 17 : 정제유탱크

18 : 에어탱크(air tank) 19 : 압축기

20 : 오존발생장치 21 : 오존가스송출관

22 : 잔류가스반소완 23 : 에어드라이어(airdryer)

이 발명은 오징어내장폐기물에서 불포화지방산성분을 추출하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로 오징어내장(함유량 22-26%)은 용출방법에 의해 오징어기름(Cuttle fishoil)이 채유되며 그 지방산에 있어서 미리스트산이 3.6%, 팔미트산 13.6%, 스테아린산 4.8%, 팔미토올레인산 5.8%, 올레산 14.3%리놀레산등 불포화산이 60%정도 조성되어 있다는 것은 공지되어 있다. 또, 종래에 사용되고 있는 불포화지방산의 추출방법으로는 선별가열에 의한 추출방법이 공지되어 있는 바, 오징어내장에는 묵즙과 각종 오물이 혼합되어있어 이를 선별하여 가열추출하는 방법으로 생산을 하였다. 그러나, 이 방법에는 묵즙을 제거하여야 하므로 인건비 등 경제성이 없다. 또, 이 가열추출방법으로는 처리물질 전체량의 10%정도 추출됨으로 수율이 적고 온도 조절에 기술적인 문제가 있어 상품의 선명성이 결여되어 있다.

더 나아가서, 환경오염을 고려하여 볼 때 오징어내장의 폐기로 환경을 크게 오염 시키고 있다. 즉, 동해연안이나 원양어업에서 어획되는 오징어가 입항되어 오징어가공 공장이나 건조업자에게 배분되면 건조처리를 하기 위하여 오징어 내장을 제거하게 된다. 이 제거된 오징어 내장은 1 마리당 200∼300g 정도로 하루에 수거되는 오징어 내장량은 예로서 구룡포일대에서만 50∼100ton 정도나 되는 것으로 조사된 바 있다.

이와 같이 오징어내장 폐기물은 수거업자가 수거를 하고 있으나 효과적인 처리 방법이 없어 심야에 공해상으로 운송하여 버리는 실정에 있으며, 풍량이 심할 경우 수거하지 않기 때문에 각 건조장에서 적재된 상태로 방치되어 환경을 크게 오염시키고 있는 실정이다.

이와 같이 이 발명은 오징어내장의 폐기로 인한 환경오염을 방지함과 동시에 유효한 불포화지방산성분을 얻을 목적에서 본 발명자들은 다연간 연구를 한 결과 이 발명을 완성하게 되었다.

이 발명은 수거한 해어류, 특히 오징어내장 폐기물을 유효하게 혐기성발효를 시켜 얻어진 농축오니액을 오존산화에 의해 효과적으로 접촉반응을 시킴으로써 유기물질을 산화, 액화 및 가스화하여 발산 제거시키고 불포화지방산만을 수율좋게 추출시켜 진공 흡입, 여과 장치에 의해 정제시키는 추출방법에 그 목적이 있다.

일반적으로, 유기폐기물에 있어 혐기성 처리적용은 여러 가지 기술적 문제를 검토해야 한다. 즉, 유기물질농도가 매우 높고 호기성 처리가 적합하지 아니한 폐기물에 대하여 혐기성처리, 다시말하면 혐기성소화방법을 적용시킬 경우 다음의 기술적 문제를 깊이 있게 검토하여야 한다.

(가) 처리하는 유기폐기물의 발효상태(유기폐기물의 특성에 따라 발효상태가 다르다).

(나) 유기폐기물의 최적발효조건(어떻게 발효 시키느냐에 대한 기술적 내용이 규정되어 있지 아니한 특정의 유기폐기물에 대해서는 가장 적합한 반응조건, 즉 온도, pH, 반응시간 등을 기술적으로 검토하여 결정하여야 한다).

(다) 발효처리 후 효과적인 후처리의 반응조건(발효처리를 한 다음 어떤 방법으로 후처리의 반응조건을 효과적으로 설정시켜 목적으로 하는 목적물을 얻느냐하는 기술적특성을 결정하여야 한다).

(라) 오존산화처리와 반응조건(일반적으로 유기물 폐기물을 1차, 2차 및 3차에 걸쳐 처리를 선택적으로 할 때 3차 처리시에 후처리를 거친 유기물질은 어떤 방법으로 어떤장치를 선택하여 어떤반응을 시켜야 효과적으로 목적을 달성 하느냐에 대한 구체적 기술수단을 깊이 있게 고려하여 결정해야 한다).

(마) 목적물에 대한 불순물 제거수단(목적으로 하는 추출물이 얻어진 경우 효과적으로 여과 및 정제시키는 기술적 문제를 깊이 고려하여 결정해야 한다).

이 발명들은 위와 같은 기술적 문제와 종래의 방법을 고려하여 보다 향상되고 개량시킨 방법을 규명하게 되었다.

이 발명에 딸 오징어 내장 폐기물에 대한 불포화지방산 성분의 추출방법을 구체적으로 아래에 설명한다.

수거한 오징어내장 폐기물을 처리함에 있어, 1차 혐기성발효처리공정과, 2차 오니액균형처리공정과, 오존산화 처리공정 및 정제처리공정 등 일연의 처리공정으로 하여 효과적으로 추출시켜 정제함으로써 이 발명의 목적을 달성할 수 있다. 그 구체적 내용을 아래에 처리 순서에 따라 설명한다.

가. 1차 혐기성발효처리 과정

수거한 폐기물 오징어 내장을 1차 혐기성발효탱크에 장입시켜 밀폐저장하여 혐기성 소화온도로, 즉 증온 34℃∼36℃에서 발효 시킨 다음 교반처리를 하여 오징어내장의 유기물질을 분해 시킨다. 이 유기물질이 용출되어 농축한 혼합액상이 된다. 이때 혐기성 조건으로서 급격한 산성발효가 발생하면서 pH 농도 5.0∼6.0까지 저하되어 현저하게 부패된 냄새가 발생한다.

여기서, 혐기성발효(소화처리)에 의해 오징어내장 자체가 갖고 있는 복잡한 분자구조의 유기물질이 혐기성세균에 의해 분해되어 알코올, 알데히드, 아세트산, 부티르산(buryric acid), 포름산(formic acid) 등과 같은 휘발성 유기산으로 된다. 이 과정에서 발효를 정지시키기 위하여 온도를 15℃∼20℃정도 냉각시켜 불포화 지방산 성분을 응축시켜 유도한다.

위 냉각처리는 기술적으로 중요한 의미가 있는 것으로, 증온 34℃∼36℃를 계속유지 하면서 발효시키면 분해산물, 메탄생성균(통기성균 군)에 의해 불포화지방산이 분해되기 때문에 발효를 정지시켜야 한다. 혐기성 소화과정에서 산성 발효기에서는 탄수화물분해 단백질 분해의 순서로 용해성 유기물질이 형성되어 불포화 지방산은 농후하게 축적된다. 이때가 산성 발효기이다.

이 산성발효기를 지나면 그 지방산, 미분해 아미노산 등이 메탄발효에 의해 분해 됨으로 산성발효감퇴기 이전에 오존산화 처리를 할 필요가 있다.

위 1차 혐기성발효처리 공정에서 발효기간은 3일간으로 하였으나, 실제로, 오징어 건조장 및 가공공장에서 오징어내장물을 채집하여 수집용기에 투입되며 1차 발효조에 반입되는 기간은 약 2일간이 소요된다. 따라서, 부패상태가 진행중에는 폐기물을 1차 발효조에 반입될 때 쉽게 발효되며 3일이 경과될 때 교반에 의해 미죽상태가 되나 일부 난분해성물질과 미죽발효부분이 존재하여 분해된 농축액만 흡입하여 2차 오니액균형조로 이송되고 잔유물질을 후속반입물과 혼합하여 발효시킨다.

온도 34℃∼36℃로 유지시키면 pH 5.0∼6.0상태로 저하하며 혐기적 조건의 급격한 산성발효가 일어나는데 이 기간이 3일 정도이면 발생한다(경우에 따라서는 온도조건에 따라 1, 2일간의 격차가 존재할 수도 있다).

나. 2차 오니액 균형처리공정

1차 혐기성발효처리를 하는 1차 혐기성 발효탱크에서 액화된 오니액 냉각장치를 통하여 발효를 억제시키고 1차 혐기성발효탱크 배출구에는 협잡물, 마분해 및 난분해성 물질을 스크린에 의해 제거하고 오니액을 평균화(균형화)시켜 오존가스와 접촉반응이 용이하도록 액상균형을 조절하도록 한다.

이 공정에서는 1차 혐기성발효처리를 완료할 산성발효기(액상)이 액화된 오니액을 2차 오니액 균형조에 유입시킨다. 최적 반응조건을 유지시키기 위하여 계속 교반을 시켜 미죽액상으로 만들어 준다. 이 균형처리공정에서는 1차 염기성 발효처리 공정에서 얻어진 액화 오니액을 오징어내장의 생육질이 산생성균의 효소작용에 의해 분해된 유기물질과 불포화지방산의 농축혼합액으로 온도변화에 의한 그 지방산의 응축을 균형조절하여 오존에 의한 산화 반응을 할 때 접촉산화 효율을 높이기 위한 공정으로 교반속도를 분당 2회 정도로 하는 완속회전장치를 설치한다.

다. 오존산화 처리공정

2차 오니액 균형처리를 한 미죽액상(오니액)을 반응조(1차, 2차 및 3차의 반응조 순으로)에 유입시켜 오존발생장치에 의한 오존과 10 : 1의 비로 약 30분간 접촉반응을 시켜 생성한 유기물질은 산화, 액화, 가스화시켜 발산 제거하고, 불포화지방산만을 추출하여 처리정유탱크로 회수한다. 불순물제거 수단으로 다음의 정제처리 공정으로 들어간다.

2차 오니액 균형조에서 얻어진 유기물질과 불포화지방산을 함유한 오니액은 오존발생 장치에서 발생하는 오존가스로 처리하여 유기물질을 산화, 분해 액화 및 가스화 되어 발산되고 불포화지방산만을 추출하게 된다. 오존가스는 반응조에서 유기물질과 혼합되면서 발생기산소에 의해 탈색, 산화 분해되고 동시에 살균 및 탈취 처리가 된다. 이 오존산화 처리 공정에서는 오니액중의 유기물질과 오존이 접촉 반응을 하여 전체 오니액량을 오존발생장치로 반응처리를 할 때 약 30∼40%범위의 그 지방산유지가 채유된다.

라. 정제처리공정

오존산화 처리에 의해 추출된 불포화지방산은 불순물이 포함되어 있어 여과포를 부착한 진공흡입여과장치를 통하여 불순물을 제거시키고 정제된 불포화지방산만을 저장하는 정유탱크에 이송시켜 회수한다.

위 처리공정에서, 산생성균의 특수균이 아닌 자연계에 널리 분포되어 있는 통성혐기성 세균과 편성혐기성 세균에 속하며, 산생성균의 효소작용에 의해 지방산으로 생성된다. 유기물질 중 탄수화물은 단당류, 저급지방산으로, 지방은 지방산, 글리세린으로, 단백질은 펩티드아미노산 지방산으로 각각 분리된다. 그리고 오존과의 접촉반응을 할 때 반응조에서 오존과의 반응시간에 대한 반감기 조성에 기술적으로 어려움이 있다.

이와 같은 기술적 문제는 반응조의 유량용량에 관련되어 있는 것으로 확인되었다. 유기질폐기물로서 오징어내장 뿐만 아니라 불포화지방산이 풍부한 정어리 및 기타 어종을 포함하는 일체의 해어류(海魚類)에 적용하여 처리할 수 있다.

이 발명에서 얻어진 정제된 불포화지방산은 각 종 비누 및 페인트의 원료로 사용되고 처리과정에서 나온 슬러지는 토양의 퇴비용으로 활용할 수 있는 잇점이 있다.

불포화지방산은 산패성이 있어 오존의 접촉반응처리에 의해 추출된 지방산은 세균이 완전히 멸균처리 되며 오존잔류량이 0.3ppm정도 잔류하게 됨으로 밀폐용기에 주입시켜 저온에서 보관하면 장기간에 걸쳐 보관이 가능하다.

이 발명의 방법을 실시하기 위한 바람직한 한 실시예에로서 첨부도면에 따르는 장치를 가진 처리계통도에 따라 아래에 설명한다.

[ 실시예 ]

수거한 오징어내장 1ton을 1차 혐기성 발효탱크(10)에 저장하고 밀폐시켜 혐기성소화 온도 34℃∼36℃로 유지시키면서 3일간 발효시켰다. 상기 발효탱크(10)에 장치된 교반기(10')로 교반하면서 유기물질을 분해시켰다. 그 결과 그 지방산성분이 용출되어 농축한 혼합액상(오니액)이 되었으며, 혐기성조건의 급격한 산성발효가 발생하면서 pH 5.0∼6.0까지 저하되어 현저한 부패냄새가 발생하였다.

2차 오니액 균형탱크(12)로 이송하기전에 2차 발효를 억제시키기 위하여 냉각 수단으로 상기 오니액을 냉각장치(11)를 통과할 때 15℃∼20℃정도로 냉각시키면서 상기 2차 오니액균형탱크(12)로 유입시켰다. 장치된 2차 오니액균형조의 교반기(12')에 의해 유입된 오니액을 교반시키면서 미죽액상으로 하였다. 최적반응조건을 유지시킨 미죽액상을 반응조(14^I)에 송입시키고 오존네이터(13)에 의해 오존발생장치(20)에서 발생한 오존을 오존가스출관(21)을 통하여 그 반응조(14^I에 송입시켜 반응조(14^I, 14^II, 14^III)를 통하여 오존가스와 약 60분간 접촉반응을 시켰다(오니액과 오존을 10 : 1의 비로 반응시켰음). 여기서, 오존네이터(13)는 자동제어장치로 조작되도록 한다. 60분간 반응조(14^I, 14^II, 14^III)를 통과하면서 추출된 불포화지방산은 처리정유탱크(15)에 회수하고 진공흡입여과장치(16)에 장착한 여과포(0.1미크론)를 통과시켜 정제유탱크(17)에 저장된다. 위 오존네이트(13)에서는 220V전압을 15,000V로 승압시켜 방전판에서 코로나방전을 시킴과 동시에 압축기(19)에서 에어탱크(18)에 공기를 주입시켜 에어탱크(18)에서 에어드라이어(air dryer)(23)를 거쳐 방전판속으로 통과하게 되면 공기중의 산소(21%)가 오존으로 변화되어 방출하도록 한다.

상기 반응조(14^I)에서 처리한 오니액을 반응조(14^II, 14^III)를 통과시키면서 접촉반응을 시켰다. 위 1차 반응조(14^I)상단에 모터를 장착하여 스크류회전속도를 58RPM으로 하여 회전오존과 오니액을 접촉반응을 크게 높혔다. 이와 같이 1차 반응조(14^I)에서 20분간 접촉반응시키면서 2차 반응조(14^II), 3차 반응조(14^III)에서 각각 20분간씩 잔류오존과 충분히 반응시키면서 유기물질을 산화시키고 불포화유지만을 추출시켰다. 유기물질이 분해되고 미황색의 유지성분이 추출되어 처리 처리정유탱크(15)로 회수하였다. 그다음 불순물을 제거시킬 목적에서 여과포가 부착한 진공흡입여과 장치(16)를 통과시켜 정제하였다. 최종제품은 정제유탱크(17)에서 회수하였다. 확인결과 처리량 전체에 대하여 25∼35%의 불포화유지성분이 추출되었음이 확인되었다. 위에서와 같이 처리한 결과, 산업폐기물로서 오징어내장에서 불포화지방산을 효율좋게 추출됨과 동시에, 환경오염을 방지하며, 추출결과 부산물로 얻어진 잔류폐기물은 더 처리하여 유기질비료로 사용할 수 있는 등 여러 가지 효과가 있다.

Claims

수거가 오징어 내장 폐기물에서 불포화지방산성분을 추출하는 방법에 있어서, 1차 혐기성 발효처리 공정과, 2차 오니액 균형처리공정과, 오존산화 처리공정 및 정제처리공정으로 구성시켜 처리함을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 1차 혐기성발효처리공정에서는 수거한 오징어내장폐기물을 밀폐저장하여 혐기성 소화온도 34℃∼36℃에서 발효시키며, 급격한 산성발효가 발생할 때 pH 5.0∼6.0까지 저하시켜 현저한 부패가 되도록 처리하고, 생성한 오니액은 혐기성소화과정에서 산성발효 감퇴기 이전에 오존과 산화처리를 시키도록 함을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 2차 오니액균형처리공정에서는 상기 1차 혐기성발효공정에서 얻어진 오니액이 오존가스와 접촉반응이 용이하도록 액상균형을 조절하여 미죽액상으로 처리함을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 1차 혐기성 발효 공정에서 처리하여 얻어진 오니액을 2차 오니액 균형처리공정으로 유효하게 유입시키기 위한 처리수단으로는 상기 1차 혐기성발효공정에서 얻어진 오니액의 발효를 정지시키기 위하여 냉각장치(11)에 의해 그 오니액을 15℃∼20℃로 냉각시키면서 불포화지방성분을 응축, 유도시켜 상기 2차 오니액 균형조(12)로 이송시킴을 특징으로 하는 상기방법.
제 1 항에 있어서, 상기 오존산화 처리공정에서는 상기 2차 오니액균형조(12)에서 효과적으로 얻어진 미죽액상과 오존장치에 의해 발생한 오존을 10 : 1의 비로 60분간에 걸쳐 접촉반응시켜 1차 반응조(14^I), 2차반응조(14^II), 3차 반응조(14^III) 유기물질을 산호, 액화, 가스화시켜 발산하고 불포화 지방산만을 추출시킴을 특징으로 하는 상기 방법.