• 제목/요약/키워드: 추출증류

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추출 열 통합 증류계의 프로필 위치 제어 (Profile Position Control of Extractive Thermally Coupled Distillation System)

  • 조훈;최유미;이진홍;조임표;한명완
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권5호
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    • pp.815-824
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    • 2012
  • 분리할 성분들의 비점이 비슷하거나 공비를 형성하는 경우 일반적인 증류로 완전 분리가 불가능하다. 이를 극복하기 위하여 제 3성분을 가하여 상대 휘발도에 변화를 주는 추출 증류가 사용된다. 일반적으로 두 개의 증류탑으로 이루어진 추출 증류 공정이 사용되나 열 통합된 연속식 증류탑으로 이루어진 추출 열 통합 증류 공정은 보다 에너지 효율이 높고 장치비가 절감되는 장점을 가지고 있다. 그러나 추출 열 통합 증류 공정은 종래의 추출 증류 공정에 비하여 운전 및 제어가 어려워 널리 사용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복할 수 있도록, 또한 외란에 대하여 안전한 조업이 이루어지도록 할 목적으로 최적 조업조건에서의 추출 열 통합 증류 공정의 운전 및 제어를 연구하였고 여러 가지의 제어 구조를 제안하였다. 제안된 제어구조 중에 프로필 위치 제어가 가장 좋은 제어 성능을 나타내었다.

추출 열 통합 증류계의 설계 및 최적화 (Design and Optimization of Extractive Thermally Coupled Distillation System)

  • 조훈;우대식;최유미;한명완
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권2호
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    • pp.270-276
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    • 2012
  • 본 연구에서는 두 개의 증류탑으로 이루어진 기존 추출 증류 공정과 열 통합된 연속식 증류탑으로 이루어진 추출열 통합 증류 공정의 시스템에 대하여 에너지가 가장 적게 드는 최적의 구조 및 운전조건을 실현하기 위하여 Aspen plus의 최적화 기능을 이용하여 최적화를 행하였다. 두 구조 모두 추출제를 재순환시키는 구조로 모사하였다. 최적화 문제를 구성하여 에너지 비교, 다른 조성비, 추출제의 양에 따라 최적 조건의 변화를 파악하여 최적화된 공정 조업조건 및 설계지침을 제시하였다. 두 구조의 비교에서 열 통합 증류 시스템이 기존의 증류시스템에 비하여 에너지 효율 및 장치비 면에서 보다 나은 것으로 나타났다.

한국산 장뇌산삼의 부위별 유용성분함량 및 추출용매조건의 영향

  • 김준한;문혜경;강우원;김종국
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2003년도 제23차 추계총회 및 국제학술심포지움
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    • pp.150.2-151
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    • 2003
  • 한국산 장뇌산삼의 열매, 잎, 줄기 및 뿌리를 -7$0^{\circ}C$ 동결건조 분말화시킨 시료에 대한 추출용매와 농도에 따른 유용성분의 함량을 비교, 분석하였다. 추출액의 당도는 잎과 줄기의 80% 에탄올추출액이 각각 22.58%와 22.53%로 가장 높았고, pH는 4.43-7.41 수준이었고, 갈변도는 흡광도가 잎과 뿌리 80% 에탄올추출액이 1.803과 1.085로 가장 높았다. 색도의 경우 L값는 줄기 100% 증류수추출액이 24.56, 열매 80% 메탄올추출액이 24.35로 가장 높았고, 뿌리와 잎 80% 에탄올추출액이 각각 17.47과 19.59로 가장 낮은 값을 나타내었다. a값은 잎100% 증류수추출액이 0.41로 가장 높았고, 줄기 80%메탄올추출 액이 -0.49로 가장 낮은 값을 보였다. b값은 줄기 80% 메탄올추출액이 3.69로 가장 높았고, 열매 100% 증류수추출액 이 0.45로 가장 낮은 값이었다. 주요 유리당은 sucrose, glucose 및 fructose 이었고, 유리당 총함량은 열매와 줄기 100% 증류수추출액이 각각 6733 mg/100g과 6142 mg/100g으로 가장 많은 량을 함유하였고, sucrose는 뿌리 80% 메탄올추출액 이 3673 mg/100g으로, glucose 및 fructose는 줄기 80% 에탄올추출액과 잎 80% 메탄올추출액에 각각 4283 mg/100g과 1897 mg/100g으로 높은 함유량을 나타내었다. 또한 잎과 줄기에는 xylose가 304-524 mg/100g 수준으로 함유되어 있었고, 뿌리에는 maltose가 소량 함유하고 있었다. 주요 유기산으로는 citric acid, tartaric acid 및 malic acid가 확인되었고, citric acid는 뿌리 80% 메탄올추출액이 1849 mg/100g으로 가장 높은 함량이었고, tartaric acid는 잎 80% 메탄올추출액이 3263 mg/100g으로 가장 높은 함량이었고, malic acid는 뿌리 80% 메탄올추출액이 1856 mg/100g으로 가장 높은 함량이었으며, 뿌리 80% 메탄올추출액에는 succinic acid, malonic acid 및 oxalic acid 등이 확인되었다. 유리아미노산은 L-Arginine, ${\gamma}$-Amino-n-butyric acid, Ethanolamine, L-Proline, $\beta$-Alanine 및 L-sarcosine 등 총 35종이 확인되었고, L-Arginine은 251-7379 mg/100g 수준으로 특히, 뿌리 80% 메탄올추출액에는 1319 mg/100g으로 총함유량의 79.13%로 매우 높은 함유량을 나타내었다. P, K, Na, Ca 및 Mg 등이 주된 무기질로 확인되었고, 그 중 P는 줄기 100% 증류수추출액에 15563 mg/100g으로 가장 높았고, K은 잎 80% 메탄을 추출액에 4952 mg/100g, Ca과 Na은 잎과 열매 100% 증류수추출액에 각각 3052 mg/100g과 1798 mg/100g, Mg은 잎 100% 증류수추출액에 950 mg/100g으로 매우 높은 함유량을 보였고, 또한 미량원소로는 Zn, Cu, Cr, Mn, Co, Mo, Fe 등이 함유되어 있었다.

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바이오에탄올 회수를 위한 에너지 절약형 공비증류공정과 추출증류공정 (Process Design of Low Energy Azeotropic and Extractive Distillation Process for Bioethanol Recovery)

  • 김종환;이덕형;홍성규;박상진
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권2호
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    • pp.348-355
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    • 2008
  • 청정대체에너지로 관심이 고조되고 있는 바이오에탄올의 경제적 생산은 고유가시대에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 곡물의 주정발효를 통해 얻어진 바이오 에탄올의 회수공정에 대하여 공장설계를 위한 열역학적 해석을 통해 신뢰성 있는 공정모사결과를 얻을 수 있도록 하고, 본 모델을 통하여 매우 성공적으로 운전이 되어 제품을 생산할 수 있고 향후 공정개선에 대한 기초를 마련했다. 연료용 무수에탄올 생산 공정은 실제공정에서 사용되고 있는 기술은 공비증류, 추출증류, 압력스윙 흡착공정 등이 있다. 본 연구에서는 추출증류 공정에 대한 공정모사를 통해 경제성 및 영향성을 평가해보았다. 에틸렌글리콜을 이용한 추출증류에 대한 공정연구는 매우 에너지 효율적이고 무수에탄올 생산에 있어 에틸렌글리콜을 이용한 추출증류는 발효 불순물의 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 공비증류와 비교할 때 가장 큰 차이를 보이는 것으로 무수에탄올 회수에 있어 다양한 구성이 가능하며, 에탄올의 회수율을 극대화할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 공비를 제거하기위한 에틸렌글리콜 등의 첨가제는 공정의 성분들과 끓는점의 차이가 높고 서로의 용해도가 낮아서 공정중에 거의 100% 회수가 가능한 특징을 있고 공비증류에 비해 매우 환경친화적이다. 한편 개발된 공정에서는 매우 낮은 에너지(1.37198 kg steam/kg anhydride ethanol from 3.05 mol% ethanol)로 99.85%의 무수에탄올을 생산할 수 있으며, 본 연구의 결과 발효된 원료로부터의 무수에탄올의 생산은 공비를 제거하기위한 agent의 선택도 중요한 사항으로 첨가제에 따른 효율이나 에너지 필요량을 알아보았고 공정의 에너지를 절약하기 위해 공정을 효율적으로 구성하여 열회수를 극대화 할 수 있었다.

Dimethyl Sulfoxide와 Ethylene Glycol을 이용하여 에탄올 수용액으로부터 고순도 에탄올을 생산하기 위한 추출증류공정 (Extractive Distillation Process for the Production of Highly Purified Ethanol from Aqueous Solution using Dimethyl Sulfoxide and Ethylene Glycol)

  • 노상균
    • 청정기술
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    • 제22권4호
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    • pp.241-249
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    • 2016
  • 본 연구에서는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)와 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG)을 이용하여 에탄올 수용액으로부터 99.7 wt% 이상의 고순도 에탄올을 생산하기 위한 추출증류공정에 대해서 2기의 증류탑 배열과 3기의 증류탑 배열 사이의 공정을 비교하였다. 두 가지 용매를 사용한 3기의 증류탑 배열에 대해서는 총 재비기의 heat duty의 합이 최소가 되는 농축기 상부에서의 에탄올의 조성을 최적화 작업을 통해서 결정하였다. 열역학 모델식으로는 NRTL 액체활동도계수 모델식을 사용하였으며 Schneider electric 사의 PRO/II with PROVISION 9.4를 사용하였다. 용매의 성능은 EG보다는 DMSO가 더 좋은 것으로 나타났으며, 전체적인 유틸리티 소모량에 있어서는 농축기 하부에서 원료 중에 포함되어 있는 액상의 물의 일부를 액상으로 제거하기 때문에 3기의 증류탑 배열이 2기의 증류탑 배열보다 더 우수한 것을 알 수 있었다.

생강엑기스의 제조에 관한 연구

  • 신애자
    • 좋은식품
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    • 통권94호
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    • pp.37-40
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    • 1988
  • 1) 본 연구에서 시료로 선정한 충남 서산산 건강(dry ginger)은 수분이 $9.4\%$, 회분이 $8.7\%$ 그리고 alcohol에 의한 추출량이 약 $9\%$이다. 이는 선진국에 채택사용하고 있는 건강의 규격기준에 의하면 양호하다. 2) Non- flavor물질의 추출을 최소화하고 특히 증류과정에서 유효성분 손실을 최소화 할 수 있고, 엑기스내의 용매 잔류량이 인체에 유해하지 않고 추출효율을 높일 수 있는 용매는 ethyl alcohol이다. 3) 널리 사용하고 있는 관류추출(percolation)의 성능을 분석하고 이의 개선방안을제시하였다. - 추출효율을 높이기 위하여 건강(dry ginger)의 입자를 작게하면 압력강하가 증대되어순환되는 용액의 유속을 제어하기가 힘들다. - 입자가 작을 시에는 유체의 흐름이chan-nelling현상을 나타낸다. - 위와 같은 조건에서는 물질 전달속도가 느리므로 추출효율을 증대시킬 수가 없다. - 따라서 percolation추출에 사용되는 건강의 입자크기는 30mesh크기 이상이어야 운전조작이 용이하나 추출효율이 낮으므로, 추출시간 6시간에 회수된 생강엑기스양은 약 $2.5\%$이다. 4) percolation추출의 단점을 보완하기 위하여 기계적교반 추출을 선택하여 다음과 같은 개선점을 찾았다. - 교반형 추출에서는 고 - 액분리시 cake 저항에서 문제가 야기되지 않는 범위까지 건강의 입자를 작게할 수 있으므로 추출효율을 크게 향상시킬 수 있었다. 즉, 작게 분쇄된 건강(30mesh통과$90\%$)을 대상으로 추출시간 3시간에 $7\%$의 회수율로 증대시켰다. 최적 운전조건은 다음과 같다. 건강시료:1kg 시료크기:-30mesh$90\%$ 용매:ethyl alcohol 3$\iota$ 교반속도:900r.p.m 추출온도:상온($15\~25^{\circ}C$) 추출시간:3시간 일차 추출조건과 동일하게 하여 얻어진 엑기스의 수율이 $2\~2.5\%$이므로 총엑기스의 수율은 건강(dry ginger)무게기준으로 $8.5\~9.5\%$이었다. 5) 교반추출의 효율이 개선되었다 하더라도 추출물의 분리가 용이하여야만 공정의 이용이 가능하다. 그러므로 교반추출후 고 - 액분리를 위하여 정압여과 장치를 이용하여 여과시 cake의 평균 비저항을 얻었으며, 이의 값은 $4.31\times10^8cm\;/\;gr$으로서 여과에는 어려움이 없다는 것을 의미한다. 따라서 추출속도와 효율이 상대적으로 우수한 교반형 추출기의 가능성을 예시할 수 있음을 알 수 있었다. 6) 추출물을 농축과정에서 휘발성 oil의 손실을 최대로 줄이기 위해서는 단순증류를 하지 말고 분별증류를 수행하여야 하며, gingerol과 같은 중요성분의 열분해 반응을 억제하기 위해서는 열전달 효율을 증대시켜 증류조작을 원활히 수행하여야 하므로, still내의 농축물을 계속 교반시켜야 하며 감압상태에서 증류온도는 $40\~50^{\circ}C$로 유지시키는 것이 가장 바람직하다. 7) Ethyl alcohol로 추출된 엑기스내의 수분이나 회분함량은 외국산 제품에 비하여 약간 낮고, 반면에 조지방 및 조단백 성분의 함량은 약간 높게 나타나고 있어 대체적으로 본 연구에서 얻어진 엑기스내의 비풍미성분(non- fla-vour component) 함량은 외국산에 비하여 많은 차이가 없다. 8) 수입 외국산에 비하여 국산엑기스(본 연구에서 ethyl alcohol로 추출)내의 무기성분등의 함량은 비교적 낮은 편이다. 9) 건강에서부터 oleoresin을 얻어 paradol을 제거시킨 후 순수한 gingerol을 분리하여 IR과 NMR로 확인한 결과, 국산건강의 엑기스에는 주로 6-gingerol이고 약간의 10-gingerol이 함유된 것으로 나타났다. 10) 순수하게 분리된 gingerol을 열분석(TGA와 DTG)한 결과 약 $75^{\circ}C$에서 gingerol의 열분해 반응이 일어남을 알수 있었다. 11) 건강 분말시료와 엑기스내의 미생물 검사 결과 건강분말에서는 세균수가 많이 존재하는 것으로 나타났으나, 이는 ethyl alcohol로 추출하는 공정 중 대부분의 균들이 사멸된 것으로 나타났다. 12) 관능적 측면에선, 본 연구에서 제조한 엑기스와 수입엑기스를 비교한 결과 생강 특유의 맛은 비슷했으나, 수입엑기스에서는 쓴맛과 톱밥냄새를 느낀다는 결과를 나타내었으며 전체적인 종합적 풍미는 국산 건강엑기스가 좋은 것으로 나타났다.

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LCD 제조공정에서의 폐용매 분리처리를 위한 공정 설계 (Design of Waste Solvent Treatment Process from LCD Manufacturing Process)

  • 윤문규;이문용
    • 청정기술
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    • 제14권4호
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    • pp.275-280
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    • 2008
  • 연구에서는 LCD 제조 공정에서 배출되는 스트리퍼와 디벨로퍼 혼합 폐액(SD폐액)과 스트리퍼 폐수의 효과적 분리 및 처리를 위한 가능한 기술로서 추출공정과 증류공정의 기술적/경제적 타당성을 검토하였다. SD폐액과 스트리퍼 폐수의 추출분리를 위한 용매로 $CHCl_3$가 여러 가지 관점에서 가장 적절한 용매로 확인되었다. 또한 SD폐액 분리 회수를 위한 공정으로서 추출공정과 증류공정의 두 가지 공정에 대하여 정밀 전산모사를 수행한 결과 $CHCl_3$를 이용한 추출분리공정이 단순증류공정보다 6배 정도 에너지 소요비용이 적게 소요됨을 확인할 수 있었다.

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러시아산 고수종자에서 추출한 정유성분 및 구성성분의 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 살충효과 (Insecticidal activities of Russia coriander oils and these constituents against Sitophilus oryzae and Sitophilus zeamais)

  • 최선아;이회선
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제61권3호
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    • pp.239-243
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    • 2018
  • 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 고수 종자에서 추출한 정유의 살충활성을 비교하기 위하여 3가지 추출법(수증기증류, 용매 및 초임계 추출법)을 통해 정유를 추출하였다. 용매 및 초임계 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 살충효과를 나타내지 않은 반면에 수증기증류 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대하여 살충효과를 나타내었다. 고수종자의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유를 GC-MS를 통해 분석한 결과 linalool (59.92%)이 가장 많은 함량을 나타내었으며, 그 다음으로 camphor (7.94%), linalool oxide (7.70%), p-cymene (7.44%), ${\alpha}-pinene$ (6.44%), limonene (3.29%), geranyl acetate (3.19%)의 순으로 함량 차이를 나타내었다. 이들 중 camphor와 linalool은 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 나머지 성분들은 살충활성을 나타내지 않았다. 본 연구결과는 고수종자의 수증기증류 추출법에 의한 정유와 구성성분인 camphor 및 linalool이 저곡해충에 대한 살충제로서의 잠재력을 지니고 있는 것을 보여준다.

보성녹차 감압증류추출물의 주름개선, 미백 효능과 열수추출물의 항산화, 항균효과 (Wrinkle Improvement, Whitening Effect of Boseong Camellia sinensis Vaccum Distilled Extract and Antioxidant, Antibacterial Efficacy of its Hydrothermal Extract)

  • 이광원;홍정현;정선화;김영균;박신성;박수인;신문삼
    • 문화기술의 융합
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    • 제7권4호
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    • pp.845-855
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    • 2021
  • 본 연구는 보성에서 재배된 녹차잎을 감압증류와 열수추출법으로 추출하여 항산화, 항주름, 미백, 항균 in vitro 실험과 HPLC 분석을 수행하였다. 보성녹차 감압증류추출물은 주름개선(Elastase 활성 저해 실험)과, 미백(Mushroom tyrosinase 활성 저해 실험) 효능에서 우수한 결과를 나타내었으며, 열수추출물보다 낮은 농도에서 IC50 값이 측정되었다. 보성녹차 열수추출물은 항산화 시험(DPPH, ABTS+ radical 소거능, SOD 유사활성능, 총 폴리페놀 함량)에서 우수한 결과를 나타내었다. 항균 실험에서는 보성녹차 열수추출물에 의해 Staphylococcus aureus, Cutibacterium acnes 균주에 대하여 Clear zone이 형성되었다. HPLC 분석 결과로, EGCG와 Caffeine이 열수추출물에서 40.29 mg/g, 9.94 mg/g 검출되었고, 감압증류추출물에서는 Caffeine이 3.4 mg/g 검출되었다. 따라서 보성녹차 감압증류추출물은 주름개선과 미백효과가 탁월하며, 보성녹차 열수추출물은 항산화, 항균효과가 우수함을 확인하였다.

수증기증류조건에 따른 꽃향유 추출물의 품질특성 (Characteristics of Elsholtzia splendens Extracts on Simultaneous Steam Distillation Extraction Conditions)

  • 윤광섭;홍주헌;최용희
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제13권5호
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    • pp.623-628
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    • 2006
  • 꽃향유로부터 정유물을 추출하여 천연향료로 개발하기 위하여 수증기증류법으로 추출하고 추출공정의 최적 조건을 반응표면 분석법으로 얻고자 하였다. 수증기증류법의 추출조건에 따른 꽃향유 추출물의 품질특성으로 수율과 총페놀화합물, 전자공여능과 주요 향기성분으로 estragole 과 thymol, beta-caryophyllene의 함량을 분석하였다. 추출온도가 추출시간보다 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 각 품질 특성에 대하여 수립된 예측모델식이 모두 유의성이 높아 각 변수의 예측이 가능함을 보였다. 실험구간내에서 능선분석을 통하여 최대점과 추출조건을 예측하였으며 품질특성 값을 최대로 하는 제한 조건으로 얻어진 최적 추출조건은 $108^{\circ}C$와 2.1시간이었다.