WO2010150980A2 - 음양 추출장치 및 추출방법 - Google Patents

음양 추출장치 및 추출방법 Download PDF

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WO2010150980A2
WO2010150980A2 PCT/KR2010/003189 KR2010003189W WO2010150980A2 WO 2010150980 A2 WO2010150980 A2 WO 2010150980A2 KR 2010003189 W KR2010003189 W KR 2010003189W WO 2010150980 A2 WO2010150980 A2 WO 2010150980A2
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pressure
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circulating
extract
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김동현
문은정
유선혜
김은주
김덕희
김한곤
김명규
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(주)아모레퍼시픽
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/24—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
    • A47J31/34—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure
    • A47J31/36—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0215—Solid material in other stationary receptacles
    • B01D11/0253—Fluidised bed of solid materials
    • B01D11/0257—Fluidised bed of solid materials using mixing mechanisms, e.g. stirrers, jets
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A47J31/00—Apparatus for making beverages

Definitions

  • the present invention relates to a pressure swing extraction device and method.
  • low-temperature extraction may be used, but this can prevent degeneration of the active ingredient, but the extraction efficiency is significantly lowered, making it difficult to use commercially.
  • an extraction method using an organic solvent is also used, there is a problem that the use is limited due to the human hazards of the solvent remaining after the extraction.
  • Another object of one embodiment of the present invention is to provide an extract and a composition comprising the same extracted through a pressure-cyclic extraction device.
  • Extraction unit for receiving and extracting the extraction object
  • It includes a decompression unit for reducing the internal pressure of the extraction unit
  • the extractor is characterized in that it comprises a bubbling nozzle for providing a bubble to the extraction object.
  • the present invention provides a pressure swing extraction method that alternately performs a pressurization process and a pressure reduction process.
  • Pressure-circulating extraction apparatus and method according to the present invention the extraction at a relatively low temperature, there is an advantage that the extraction efficiency is very excellent. In addition, it is possible to prevent discoloration, odor and heat degeneration of the extraction target.
  • the extracting device is capable of various applications in the food and cosmetic fields.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an enlarged view showing a coupling structure of the extraction tank and the upper plate of the pressure-circulating extraction device.
  • Figure 3 is a graph comparing the analysis of the extraction rate by temperature by each extraction method.
  • extraction unit 110 extraction tank
  • bubbling nozzle 120 top plate
  • Extraction unit for receiving and extracting the extraction object
  • It includes a decompression unit for reducing the internal pressure of the extraction unit
  • the pressurizing unit and the depressurizing unit may be operated alternately to pressurize or depressurize the internal pressure of the extracting unit.
  • Pressure-circulating extraction device it is possible to adjust the frequency and the number of times of pressurization and decompression according to the characteristics of the extraction object. Further, by adjusting the pressurization and decompression time in accordance with the characteristics of the extraction target, it is possible to create an optimum extraction condition.
  • the extraction device may further include a bubbling nozzle and / or spray nozzle to improve the extraction efficiency.
  • the bubbling nozzle facilitates agitation of the extraction target by bubbles generated through the nozzle.
  • extraction conditions such as temperature and pressure may vary locally. Air or an inert gas bubble is supplied through the bubbling nozzle to activate the agitation of the extraction target, thereby providing a more uniform extract.
  • the bubbling nozzle can be extracted even at low temperatures by increasing the extraction efficiency. Through low temperature extraction, the volatile component of the extract can be maintained as it is, thereby significantly increasing the quality of the extract.
  • the inert gas supplied through the bubbling nozzle is nitrogen or helium, specifically nitrogen.
  • the spray nozzle sprays liquid onto the extraction object while the extraction is in progress, and serves to remove bubbles generated during the extraction process.
  • the spray nozzle is used to spray the extraction solvent or water, more specifically to cool the cold water.
  • the extraction solvent sprayed through the spray nozzle is a C 1 to C 5 lower alcohol.
  • the form of the extracting section is not particularly limited, and may be, for example, an integral tank structure.
  • the extracting unit includes an inlet for supplying an extract object and a solvent, and an outlet for discharging the extract to the outside.
  • the extraction unit may be a coupling structure consisting of the extraction tank and the upper plate accommodated in the extraction object.
  • the extraction target is accommodated in the extraction tank and can accommodate a solvent, etc. as needed
  • the upper plate is located on the top of the extraction tank to seal the extraction tank.
  • the coupling structure of the extraction tank and the upper plate is not particularly limited as long as it is a structure capable of sealing the extraction object contained in the extraction tank.
  • the joint surface of the extraction tank and the upper plate may include a protrusion structure formed at an upper end of the extraction tank.
  • the protrusion structure formed at the bottom of the upper plate may be in a staggered form.
  • the extraction device may further include a temperature control unit, and the temperature control unit heats the extraction object accommodated in the extraction unit. By heating the extraction target through the temperature control unit, it is possible to improve the extraction efficiency.
  • the extraction device will alternately form the pressure and pressure conditions.
  • the pressurizing unit injects gas into the extraction unit, thereby applying pressure.
  • the gas injected by the pressurizing portion is not particularly limited, but is air or inert gas, specifically nitrogen (N 2 ) or helium (He) gas, and more specifically nitrogen gas.
  • the pressure reducing unit may reduce the pressure by applying a vacuum to the extraction unit or by forming a vent to discharge the internal air.
  • the present invention provides a pressure-circulating extraction method in which pressure and pressure are alternately applied.
  • the pressure-circulating extraction method (a) a pressure step to increase the pressure; And (b) alternately undergoing a depressurization process to reduce pressure.
  • the extraction method may further include a bubbling process of providing a bubble to the extraction object during the pressurization process and / or the decompression process.
  • the extraction method may further include (d) a spray process of spraying a liquid on the extraction object during the extraction process.
  • the extraction method may be a solvent extraction method of extracting the extraction object by impregnating the solvent.
  • the solvent used in the extraction method is not particularly limited, and may be water or a lower alcohol of C 1 to C 5 , more specifically water.
  • the pressure in the pressing process is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 1 to 10 kgf / cm 2 , specifically, in the range of 1.5 to 3 kgf / cm 2 . In some cases, a medium pressure extraction of about 5 kgf / cm 2 is also possible.
  • the pressure of the decompression process may be in the range of 100 to 760 mmHg, specifically, in the range of 500 to 700 mmHg. In some cases, a vacuum may be formed in the depressurization process.
  • the extraction method according to the present invention depending on the characteristics of the extraction object, it is possible to alternately apply pressure and reduced pressure, and if necessary, conditions to be applied during the pressure and pressure reduction process may be set differently.
  • the time required and the number of repetitions of the pressurization process and the depressurization process are not particularly limited and may be set differently according to the characteristics of the extraction target.
  • the time required for the pressurization process and the depressurization process may be 10 minutes to 1 hour, respectively, and specifically 30 minutes may be set.
  • the number of repetitions of the pressing and depressurizing processes is 1 to 30 times, specifically 2 to 10 times, more specifically 4 to 5 times.
  • the extraction method according to the present invention by repeating the pressing step and the depressurization step 2 to 3 times, a sufficient extraction effect can be seen.
  • the extraction method according to the present invention applies pressure and pressure alternately, it is possible to extract at a relatively low temperature compared to the conventional hot water extraction method. Therefore, the extraction temperature according to the extraction method may be 0 to 100 °C, specifically 30 to 85 °C. In addition, the extraction method can be effective extraction even at a relatively low temperature of 50 to 75 °C, in some cases may be by cold soaking.
  • an extract extracted by the extraction apparatus or extraction method according to the present invention is an extract extracted by the extraction apparatus or extraction method according to the present invention.
  • Extract according to the present invention there is little discoloration, discoloration and heat loss, there is an advantage that can effectively implement the flavor and nutritional components inherent in the extract.
  • the extract can be utilized as an active ingredient or additives in food, cosmetics and pharmaceuticals. In one embodiment, it provides a food composition comprising the extract. In another embodiment, it provides a cosmetic composition comprising the extract.
  • the extraction apparatus includes an extraction unit 100 in which extraction is performed on the extraction object, a pressing unit 200 for increasing the internal pressure of the extraction apparatus, and a pressure reduction unit 300 for reducing the internal pressure.
  • Extraction unit 100 is composed of an extraction tank 110 for receiving the object to be extracted, and the upper plate 120 to serve as a cap of the extraction tank (110).
  • a bubbling nozzle 111 is provided below the extraction tank 110, and the bubbling nozzle 111 supplies air bubbles during the extraction process to promote stirring of the extraction target.
  • a spray nozzle 121 is formed at a lower end of the upper plate 120, and sprays low temperature water through the spray nozzle 121 to remove bubbles generated during the extraction process.
  • the pressurizing part 200 and the decompression part 300 are connected to the upper plate 120.
  • air or nitrogen (N 2 ) gas is supplied.
  • N 2 nitrogen
  • the pressurizing unit 200 and the decompression unit 300 adjust the operation time and cycle through a pressure control unit (not shown).
  • the temperature control unit 400 is connected to the extraction apparatus, and the extract heated by the temperature control unit 400 is circulated into the extraction tank 110 through the circulation pump 500.
  • FIG. 2 shows the junction structure of the extraction tank and the top plate of the extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Two protrusions are formed on the top surface of the extraction tank 110, which is interlocked with the protrusions formed on the bottom surface of the upper plate 120.
  • Puerarin was extracted from the roots using the extractor of FIG. 1. Specifically, the roots were immersed in a 10-fold volume of water, and then extracted for 2 hours while circulating pressurization and depressurization in units of 30 minutes. The pressure during extraction was 2 kgf / cm 2 , the pressure during extraction under reduced pressure was 600 50 mmHg, and the extraction temperature was set at 75 ° C.
  • Pueran was extracted from the root through hot water extraction. Specifically, the roots were immersed in 10 times the volume of water, and then extracted at 75 ° C. for 2 hours. No pressure was applied or reduced separately during the extraction process.
  • Example 3 In the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, the extraction rate of Puerarin in the root was measured. However, the extraction time was 4 hours, repeated pressurization and depressurization in units of 1 hour, and the extraction temperature was different from 30 ⁇ 100 °C. The measurement results are shown in FIG. 3. The extraction rate (%) of FIG. 3 is expressed as a ratio of methanol reflux extraction by the Pharmacopoeia test method.
  • the pressure cyclic extraction has a difference in extraction rate of 20% or more, up to 40%.
  • the difference in extraction rate was relatively large in the low temperature range.
  • the extraction rate is less than 10% at 30 ° C and not more than 40% at 50 ° C.
  • the extraction rate is at least 50% even at 30 ° C, and reaches 70% at 50 ° C.
  • the existing hot water extraction is hardly extracted at a low temperature, it can be seen that in the case of pressure-circulating extraction according to the present invention effective extraction even at a relatively low temperature. Therefore, through the pressure circulation extraction according to the present invention, it can be effectively utilized for the extraction of heat sensitive components.
  • the purpose of this experiment is to verify the effects of pressure circulation extraction by observing changes in hot water extraction and pressure circulation extraction over time.
  • Hot water extraction and pressure circulation extraction were carried out in the same manner as in Experiment 1.
  • the extraction time was 2 hours, and after the extraction was stored refrigerated after 0.45 ⁇ m sterilization filtration was observed precipitate formation.
  • the observation results are shown in Table 1 below.
  • the extraction rates of hot water, pressurized, reduced pressure, and pressure circulation were compared and observed.
  • the extraction time was 8 hours, and the extraction rate was measured by taking samples at 1 hour intervals.
  • the extraction temperature may be a component that is not extracted at low temperatures, and heat sensitive components at high temperatures may be affected during the extraction process. Specific extraction conditions are shown in Table 2 below, and the measurement results are shown in FIG. 4.
  • Extraction apparatus and method according to the present invention it is possible to prevent discoloration, odor and heat denaturation to the extraction target, it is possible to efficiently extract the natural or herbal medicines.

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Abstract

추출대상물을 수용 및 추출하는 추출부; 상기 추출부의 내부 압력을 증가시키는 가압부; 및 상기 추출부의 내부 압력을 감소시키는 감압부를 포함하며, 상기 가압부 및 감압부를 교대로 작동하여 추출부의 내부 압력을 가압 또는 감압하며, 상기 추출부는 추출대상물에 버블을 제공하는 버블링 노즐을 포함하는 압력순환형 추출장치를 제공한다. 또한, 가압공정, 및 감압공정을 교대로 수행하는 압력순환형 추출방법과 상기 방법으로 제조된 조성물을 제공한다. 상기 추출장치 및 방법은, 저온 추출이 가능하며, 추출효율이 우수하고, 추출대상물의 변색, 변취 및 열변성을 방지할 수 있다.

Description

음양 추출장치 및 추출방법
본 발명은 압력순환형 추출장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 천연물 또는 한약재 등의 추출을 위해서, 추출대상물을 고온의 열수에 함침시켜 추출하는 열수추출방식이 많이 사용되고 있다. 그러나, 열수추출은, 추출과정에서 열에 의한 손상으로 인해, 추출대상물이 변색 내지 변취되거나 유효성분이 분해되는 문제점이 있다.
이러한 열변성의 문제를 해소하기 위해, 저온 추출이 이용되기도 하지만, 이는 유효성분의 변성 등은 방지할 수 있지만, 추출효율이 현저히 저하되어 상업적으로 이용하기에는 어려움이 있다. 이외에도, 유기용매를 이용한 추출방식이 사용되기도 하지만, 추출 후에도 잔존하는 용매의 인체 유해성으로 인해 사용이 제한되는 문제점이 있다.
본 발명의 일실시예의 목적은 압력순환형 추출장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일실시예의 목적은 압력순환형 추출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일실시예의 목적은 압력순환형 추출장치를 통해 추출된 추출물 및 이를 포함하는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 압력순환형 추출장치는,
추출대상물을 수용 및 추출하는 추출부;
상기 추출부의 내부 압력을 증가시키는 가압부; 및
상기 추출부의 내부 압력을 감소시키는 감압부를 포함하며,
상기 가압부 및 감압부를 교대로 작동하여 추출부의 내부 압력을 가압 또는 감압하며,
상기 추출부는 추출대상물에 버블을 제공하는 버블링 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 가압공정 및 감압공정을 교대로 수행하는 압력순환형 추출방법을 제공한다.
본 발명에 따른 압력순환형 추출장치 및 방법은, 비교적 저온에서의 추출이 가능하며, 추출효율이 매우 우수하다는 장점이 있다. 또한, 추출대상물의 변색, 변취 및 열변성을 방지할 수 있다. 상기 추출장치는, 식품 및 화장품 분야에서 다양한 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 추출장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2은 압력순환형 추출장치의 추출조와 상부판의 결합구조를 나타낸 확대도이다.
도 3은 각 추출방식에 의한 온도별 추출율을 비교분석한 그래프이다.
도 4는 각 추출방식에 의한 추출시간별 추출율을 나타낸 그래프이다.
-도면의 주요부분에 대한 설명
100: 추출부 110: 추출조
111: 버블링 노즐 120: 상부판
121: 스프레이 노즐 200: 가압부
300: 감압부 400: 온도조절부
500: 순환펌프
본 발명의 일실시예에 따른 압력순환형 추출장치는,
추출대상물을 수용 및 추출하는 추출부;
상기 추출부의 내부 압력을 증가시키는 가압부; 및
상기 추출부의 내부 압력을 감소시키는 감압부를 포함하며,
상기 가압부 및 감압부를 교대로 작동하여 추출부의 내부 압력을 가압 또는 감압하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 압력순환형 추출장치는, 추출대상물의 특성에 따라 가압 및 감압의 횟수 및 주기를 조절할 수 있다. 또한, 추출대상물의 특징에 따라 가압 및 감압시간을 조절함으로써, 최적을 추출조건을 조성하는 것이 가능하다.
일실시예에서, 상기 추출장치는, 추출효율을 향상시키기 위하여, 버블링 노즐 및/또는 스프레이 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 버블링 노즐은, 노즐을 통해 발생되는 버블(bubble)에 의해 추출대상물의 교반을 촉진하게 된다. 추출장치 내에서도, 온도 및 압력 등의 추출조건이 국지적으로 차이가 날 수 있다. 상기 버블링 노즐을 통해 공기(air) 또는 비활성기체의 버블이 공급되면서 추출대상물의 교반을 활성화하게 되고, 이를 통해 보다 균일한 추출물을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 버블링 노즐은 추출효율을 높임으로써 저온에서도 추출이 가능하도록 한다. 저온 추출을 통해 추출대상물의 휘발성분이 그대로 유지될 수 있고, 이를 통해 추출물의 품질을 현저히 높일 수 있게 된다. 일실시예에서, 상기 버블링 노즐을 통해 공급되는 비활성기체는, 질소 또는 헬륨이며, 구체적으로는 질소이다.
상기 스프레이 노즐은, 추출이 진행되는 동안 추출대상물에 액체를 분사하게 되며, 추출과정에서 발생되는 기포를 제거하는 역할을 한다. 일실시예에서, 상기 스프레이 노즐을 통해, 추출 용매 또는 물을 분무하며, 보다 구체적으로는 저온수를 분무하게 된다. 일실시예에서, 상기 스프레이 노즐을 통해 분사하는 추출 용매는, C1 내지 C5의 저급 알코올이다. 상기 스프레이 노즐을 이용함으로써, 소포제를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.
일실시예에서, 상기 추출부의 형태는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 일체형의 탱크 구조일 수 있다. 상기 추출부가 일체형의 탱크 구조인 경우에는, 추출대상물 및 용매 등을 공급하는 투입구 및 추출물을 외부로 배출하는 배출구를 포함한다.
또 다른 일실시예에서, 상기 추출부는 추출대상물이 수용되는 추출조와 상부판으로 이루어진 결합 구조일 수 있다. 상기 추출조에는 추출대상물이 수용되며 필요에 따라 용매 등을 함께 수용할 수 있으며, 상기 상부판은 추출조의 상부에 위치하며 추출조를 밀폐시키게 된다. 상기 추출조와 상부판의 결합 구조는, 추출조 내에 수용된 추출대상물을 밀폐시킬 수 있는 구조이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 추출조와 상부판의 접합면은, 추출조 상단에 형성된 돌기 구조와 상부판 하단에 형성된 돌기 구조가 엇갈려 맞물린 형태일 수 있다.
상기 추출장치는 온도조절부를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도조절부는 추출부의 내부에 수용된 추출대상물을 가열하게 된다. 상기 온도조절부를 통해 추출대상물을 가열함으로써, 추출효율을 향상시킬 수 있다.
일실시예에서, 본 발명에 따른 추출장치는 가압 및 감압 조건을 교대로 형성하게 된다. 상기 가압부는 추출부 내부에 가스를 주입함으로써, 압력을 가하게 된다. 가압부에 의해 주입되는 가스는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 공기(air) 또는 비활성 가스이며, 구체적으로는 질소(N2) 또는 헬륨(He) 가스, 보다 구체적으로는 질소 가스이다. 상기 감압부는, 추출부 내부에 진공을 걸어주거나, 또는 벤트를 형성하여 내부 공기를 배출함으로써, 압력을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가압 및 감압을 교대로 가하는 압력순환형 추출방법을 제공한다.
일실시예에서, 상기 압력순환형 추출방법은, (a) 압력을 증가시키는 가압공정; 및 (b) 압력을 감소시키는 감압공정을 교대로 거칠 수 있다. 상기 추출방법은, 가압공정 및/또는 감압공정이 진행되는 동안, (c) 추출대상물에 버블을 제공하는 버블링 공정을 더 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에서, 상기 추출방법은, (d) 추출과정 동안 추출대상물에 액체를 분사하는 스프레이 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 추출방법은 추출대상물을 용매에 함침시켜 추출하는 용매추출법일 수 있다. 상기 추출방법에 사용되는 용매는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 물 또는 C1 내지 C5의 저급 알코올, 보다 구체적으로는 물일 수 있다.
상기 가압공정의 압력은, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 1 내지 10 kgf/cm2 범위, 구체적으로는 1.5 내지 3 kgf/cm2 범위일 수 있다. 경우에 따라서는, 약 5 kgf/cm2 의 중압추출도 가능하다. 상기 감압공정의 압력은 100 내지 760 mmHg 범위, 구체적으로는 500 내지 700 mmHg 범위일 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 감압공정에서 진공을 형성할 수도 있다. 본 발명에 따른 추출방법은, 추출대상물의 특성에 따라, 가압 및 감압을 교대로 가할 수 있으며, 필요에 따라 가압 및 감압공정시 가해지는 조건을 달리 설정할 수 있다.
상기 가압공정과 감압공정의 소요시간 및 반복횟수는, 특별히 제한되지 않으며, 추출대상물의 특성에 따라 달리 설정할 수 있다. 일실시예에서 상기 가압공정 및 감압공정의 소요시간은 각각 10 분 내지 1 시간일 수 있으며, 구체적으로는 각각 30 분씩 설정할 수 있다. 또 다른 일실시예에서, 상기 가압공정 및 감압공정의 반복횟수는 1 내지 30 회이며, 구체적으로는 2 내지 10 회, 보다 구체적으로는 4 내지 5 회이다. 또한, 본 발명에 따른 추출방법은, 가압공정 및 감압공정을 2 내지 3 회 반복함으로써, 충분한 추출효과를 볼 수 있다.
본 발명에 따른 추출방법은 가압 및 감압을 교대로 가해주기 때문에, 종래의 열수추출방법에 비하여 상대적으로 낮은 온도에서 추출이 가능하다. 따라서, 상기 추출방법에 따른 추출온도는 0 내지 100℃, 구체적으로는 30 내지 85℃일 수 있다. 또한, 상기 추출방법은 상대적으로 저온인 50 내지 75℃의 온도에서도 효과적인 추출이 가능하며, 경우에 따라서는 냉침에 의할 수도 있다.
또 다른 일실시예에서, 본 발명에 따른 추출장치 또는 추출방법에 의해 추출된 추출물을 제공한다. 본 발명에 따른 추출물은, 변색, 변취 및 열손실이 거의 없기 때문에, 추출대상물 고유의 향취 및 영양 성분을 효과적을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 상기 추출물은 식품, 화장료 및 의약품의 유효성분 내지 첨가제로 활용할 수 있다. 일실시예에서, 상기 추출물을 포함하는 식품 조성물을 제공한다. 또 다른 일실시예에서, 상기 추출물을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 압력순환형 추출장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력순환형 추출장치의 단면도이다. 추출장치는 추출대상물에 대한 추출이 이루어지는 추출부(100), 추출장치의 내부 압력을 증가시키는 가압부(200) 및 내부 압력을 감소시키는 감압부(300)를 포함한다.
추출부(100)는 추출대상물을 수용하는 추출조(110)와, 추출조(110)의 뚜껑 역할을 하는 상부판(120)으로 구성된다. 추출조(110)의 하부에는 버블링 노즐(111)이 구비되어 있으며, 버블링 노즐(111)은 추출과정에서 공기방울을 공급하여 추출대상물의 교반을 촉진하게 된다. 상부판(120)의 하단에는 스프레이 노즐(121)이 형성되어 있으며, 상기 스프레이 노즐(121)을 통해 저온수를 분무함으로써, 추출과정에서 발생되는 기포를 제거하게 된다.
또한, 상부판(120)에는 가압부(200)와 감압부(300)가 연결되어 있다. 가압부(200)를 통해 추출장치의 내부 압력을 증가시킬 때에는, 공기(air) 또는 질소(N2) 가스를 공급하게 된다. 감압부(300)를 통해 추출장치의 내부 압력을 감소시킬 때에는, 진공(vaccum)을 걸어주거나 벤트(vent)를 통해 내부 공기를 배출하게 된다. 가압부(200)와 감압부(300)는 압력조절부(도시되지 않음)를 통해 작동시간 및 주기를 조절하게 된다. 추출장치에는 온도조절부(400)가 연결되어 있으며, 온도조절부(400)를 통해 가열된 추출물은 순환펌프(500)를 통해 추출조(110) 내부로 순환하게 된다.
도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 추출장치의 추출조와 상부판의 접합구조를 나타내었다. 추출조(110) 상단면에 2 개의 돌기가 형성되어 있으며, 이는 상부판(120) 하단면에 형성된 돌기와 서로 엇갈려서 맞물려 있는 구조이다.
　이하, 실험예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기의 실험예 등은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 압력순환 추출
하기 도 1의 추출장치를 이용하여, 갈근 중 푸에라린(Puerarin)을 추출하였다. 구체적으로는, 갈근을 10 배 부피의 물에 담지시킨 후, 30 분 단위로 가압 및 감압을 순환하면서, 2 시간 동안 추출하였다. 가압추출시 압력은 2 kgf/cm2, 감압추출시 압력은 600 50 mmHg로 하였으며, 추출온도는 75℃로 설정하였다.
[비교예 1] 열수추출
열수추출을 통해 갈근 중 푸에라린을 추출하였다. 구체적으로는, 갈근을 10 배 부피의 물에 담지시킨 후, 75℃에서 2 시간 동안 추출하였다. 추출과정에서 별도로 압력을 가압 또는 감압하지 않았다.
[실험예 1] 온도별 추출율 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 방법으로, 갈근 중 푸에라린(Puerarin)의 추출율을 측정하였다. 다만, 추출시간은 4 시간으로 하였으며, 가압 및 감압을 1시간 단위로 반복하고, 추출온도는 30~100℃까지 달리하였다. 측정결과는 하기 도 3과 같다. 도 3의 추출율(%)은 대한약전 시험법에 의한 메탄올 환류 추출 대비 비율로 나타내었다.
도 3을 참조하면, 기존의 열수추출에 비해 압력순환 추출은 추출율의 차이가 20% 이상, 많게는 40%까지 나타나고 있다. 특히 상대적으로 저온 범위에서 추출율의 차이가 큰 것으로 나타났다. 예를 들어, 열수추출의 경우에는, 추출율이 30℃에서는 10% 미만, 50℃에서도 40%를 넘지 못하고 있다. 이에 반해, 본 발명에 따른 압력순환 추출의 경우에는, 30℃에서도 추출율이 50% 이상이며, 50℃에서는 70%에 이르고 있다.
따라서, 기존의 열수추출은 낮은 온도에서 거의 추출이 이루어지지 않지만, 본 발명에 따른 압력순환 추출의 경우에는 비교적 낮은 온도에서도 유효한 추출이 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 압력순환 추출을 통해, 열에 약한 성분의 추출에도 효과적으로 활용 가능하다.
[실험예 2] 추출물에 대한 경시 변화 관찰
본 실험은 열수추출과 압력순환 추출의 경시변화를 관찰하여 압력순환 추출의 효과를 검증하기 위한 것이다.
실험예 1과 동일한 방법으로 열수추출과 압력순환 추출을 실시하였다. 각각의 경우에 추출시간은 2 시간으로 하였으며, 추출 후 0.45 ㎛ 제균여과 후 냉장보관하며 침전 형성을 관찰하였다. 관찰결과는 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
경과일수 1일 7일 15일 30일
추출온도 열수추출 압력순환 열수추출 압력순환 열수추출 압력순환 열수추출 압력순환
30℃ - - - - - - - -
50℃ - - - - * - * -
75℃ - - - - * * * *
95℃ * - ** ** *** *** *** ***
(상기 표 1에서, *:약간 탁함, **:바닥에 침전 생김, ***:바닥에 침전 약간 생김, ****:바닥에 침전 많이 생김, *****:바닥에 침전 아주 많이 생김을 의미함)
상기 표 1의 결과로부터, 침전형성은 온도에 따라 유의적인 차이를 나타내는 것을 알 수 있다. 특히, 비교적 낮은 온도인 50~75℃에서 압력순환 추출이 경시 안정성이 상대적으로 우수함을 알 수 있다.
[실험예 3] 열수, 가압, 감압, 및 압력순환 추출시 시간별 추출율 비교
본 실험에서는 열수, 가압, 감압, 및 압력순환 추출시, 시간별 추출율을 비교 관찰하였다. 추출시간은 8 시간으로 하였으며, 1 시간 간격으로 검체를 채취하여 추출율을 측정하였다. 추출온도는, 저온에서는 추출되지 않는 성분들이 있을 수 있고, 고온에서는 열에 약한 성분들이 추출과정에서 영향을 받을 수 있으므로, 중간 온도인 75℃로 하였다. 구체적인 추출조건은 하기 표 2와 같으며, 측정결과는 도 4에 나타내었다.
표 2
추출법 추출온도 가압조건 감압조건 비고
열수추출 75℃ - -
열수순환추출 75℃ - - 열수추출에 순환펌프 가동
가압추출 75℃ 2kgf/cm2 -
감압추출 75℃ - 600 50mmHg
압력순환추출 75℃ 2kgf/cm2 600 50mmHg 30분 단위로 가압 및 감압 순환
압력순환+버블링추출 75℃ 2kgf/cm2 600 50mmHg 진공파기 및 감압시버블링에 의한 질소주입30분 단위로 가압 및 감압 순환
도 4를 참조하면, 열수순환추출의 경우에는, 순환펌프를 가동시 교반의 효과에 의해 열수추출의 경우보다 뛰어난 추출효과를 나타내었고, 가압추출 및 감압추출의 경우와 근접한 추출효율을 나타내었다. 또한, 열수추출에서는 8 시간 동안 추출되는 함량이 압력순환추출에서는 2 시간에 추출되는 것을 알 수 있다. 나아가, 압력순환추출에 버블링을 겸함으로써, 단순한 압력순환추출보다 더욱 빠른 시간 내에 최대추출량에 도달하는 것으로 확인되었다. 버블링을 겸한 압력순환추출은, 열에 약한 성분을 낮은 온도에서도 효율적으로 추출할 수 있으며, 다른 다양한 방식의 추출보다 현저히 우수한 효율을 나타내었다.
본 발명에 따른 추출장치 및 방법은, 추출대상물에 대한 변색, 변취 및 열변성을 방지할 수 있으며, 천연물 또는 한약재 등에 대한 효율적인 추출이 가능하다.

Claims (15)

  1. 추출대상물을 수용 및 추출하는 추출부;
    추출부의 내부 압력을 증가시키는 가압부; 및
    추출부의 내부 압력을 감소시키는 감압부를 포함하며,
    상기 가압부 및 감압부를 교대로 작동하여 추출부의 내부 압력을 가압 또는 감압하며,
    상기 추출부는 추출대상물에 버블을 제공하는 버블링 노즐을 포함하는 압력순환형 추출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출부는,
    추출대상물에 액체를 분사하는 스프레이 노즐,
    추출온도를 조절하는 온도조절부, 또는
    스프레이 노즐 및 온도조절부를 더 포함하는 압력순환형 추출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출부는,
    추출대상물을 수용하는 추출조; 및
    추출조의 상부에 위치하며 추출조를 밀폐시키는 상부판을 포함하는 압력순환형 추출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    추출조와 상부판의 접합면은,
    추출조 상단에 형성된 돌기 구조와 상부판 하단에 형성된 돌기 구조가 엇갈려 맞물린 형태인 압력순환형 추출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    가압부는 추출부 내부에 가스를 주입함으로써 압력을 가하고,
    감압부는 추출기 내부에 진공을 걸어주거나 벤트를 형성하여 내부 공기를 배출함으로써 압력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 압력순환형 추출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    추출기 내부에 주입하는 가스는 공기(air) 또는 질소(N2) 가스인 압력순환형 추출장치.
  7. 추출대상물을 용매에 함침시켜 추출하는 방법으로서,
    압력을 가하는 가압공정; 및
    압력을 감소시키는 감압공정을 교대로 수행하는 것을 포함하며,
    추출과정 동안 추출대상물에 버블을 제공하는 버블링 공정을 수행하는 압력순환형 추출방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 방법은, 추출과정 동안 추출대상물에 액체를 분사하는 스프레이 공정을 더 포함하는 압력순환형 추출방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 용매는 물 또는 C1 내지 C5의 저급 알코올인 압력순환형 추출방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    가압공정의 압력은 1 내지 10 kgf/cm2 범위이고,
    감압공정의 압력은 100 내지 760 mmHg 범위인 압력순환형 추출방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    가압공정 및 감압공정은, 각 공정별로,
    10 분 내지 1 시간 동안 진행되며,
    2 내지 10 회 반복되는 것을 특징으로 하는 압력순환형 추출방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    추출온도는 30 내지 85℃ 범위인 압력순환형 추출방법.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 추출방법으로 추출된 추출물.
  14. 제 13 항의 추출물을 포함하는 식품 조성물.
  15. 제 13 항의 추출물을 포함하는 화장료 조성물.
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