• 제목/요약/키워드: Distillation

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HPLC 및 GC를 이용한 건강기능식품 원료 중 보존료 함유량 조사 (Determination of Preservatives in Raw Materials of Functional Foods by HPLC-PDA and GC-FID)

  • 김정복;김명철;송성완;신재욱
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제46권3호
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    • pp.358-367
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    • 2017
  • 본 연구에서는 다양한 건강기능식품의 기능성 원료 및 부원료에 대하여 천연 유래의 보존료(소르빈산, 안식향산, 프로피온산)의 문헌상의 함유량을 조사하며, 국내 유통 건강기능식품 원료 중 천연 유래 보존료의 검출 가능성이 있는 원료를 선정하고 수집하여 천연 유래 보존료의 함유량 조사를 시행하고자 하였다. 식품공전상의 보존료 시험법의 건강기능식품의 기능성 원료에 대한 유효성을 검증하기 위해 액체, 분말, 유지시료를 선정하여 이에 대한 직선성, 정확성, 정밀성, 회수율, 검출한계 및 정량한계에 대한 시험법 검증을 실시하였다. 3가지 유형에 대하여 직선성은 0.99 이상의 높은 직선성을 보였으며, 정밀성은 일간과 일내에서 0.5~9.2%, 정확성은 84.0~123.9%의 정확성을 보였다. 회수율은 각각의 보존료에서 88.7~98.9%를 나타냈고, 검출한계는 0.03~1.30 mg/kg, 정량한계는 0.10~3.80 mg/kg으로 산출되었다. 시료는 총 80품목 212건을 수집하여 분석을 하였다. 그 결과 48품목 85건의 시료에서 보존료 성분이 검출되었다. 전체 보존료 성분의 검출률은 40.1%였으며, 26건의 시료에서 중복의 보존료 성분이 검출되었다. 소르빈산은 7건의 시료에서 검출되었으며, 안식향산은 60건, 프로피온산은 47건에서 검출되어 안식향산이 가장 높은 검출률을 보였다. 검출된 보존료 성분의 함량 분포는 소르빈산의 경우 10 mg/kg 이하가 5건, 50 mg/kg 이하가 1건, 500 mg/kg 이하가 1건 검출되었으며, 안식향산의 경우 10 mg/kg 이하가 36건, 50 mg/kg 이하가 14건, 100 mg/kg 이하 및 500 mg/kg 이하가 각각 4건이었으며, 500 mg/kg 이상 검출된 경우도 2건이었다. 프로피온산의 경우 10 mg/kg 이하가 25건, 50 mg/kg 이하가 13건, 100 mg/kg 이하가 3건, 500 mg/kg 이하가 6건이 검출되어 시료에서 검출된 보존료의 함량은 10 mg/kg 이하가 다수를 차지하고 있었다. 본 연구 결과를 통하여 건강기능식품의 기능성 원료에 대한 천연 유래 보존료의 DB를 마련하고, 향후 건강기능식품 중 보존료의 천연 유래 여부 판단 시 근거 자료로 활용이 가능할 것이며, 국가 간의 교역 시 보존료 사용기준 위반 등으로 인한 무역마찰에 대한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

유황성분(硫黃成分)이 마늘의 향기성분(香氣成分)에 미치는 영향(影響) (A Study of Sulfur Nutrition on the Flavour Components of Garlic (Allium sativum L.))

  • 장기운;황준영;우인식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.183-193
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    • 1988
  • 본(本) 연구(硏究)는 유황시비(硫黃施肥)에 따른 마늘의 품질(品質)과 수량(收量)에 미치는 영향(影響)에 관한 시험(試驗)으로서 1986년산(年産) 서산한지형(寒地形) 마늘을 pot 및 포장(圃場)에서 유황시용량(硫黃施用量) 5개처리구(個處理區)(0, 10, 20, 30, 40kg/10a)를 3반복(反覆) 난괴법(亂塊法)으로 배치(配置)하여 재배(栽培)하였다. 재배기간중(栽培期間中) 주요(主要) 생육단계별(生育段階別)로 7회에 걸쳐 지상부(地上部)와 지하부(地下部)의 생육특성(生育特性) 및 수량조사(收量調査)와 마늘향기(香氣)의 주성분(主成分)인 diallyl disulfide를 비롯한 14종의 유기유황(有機硫黃) 화합물(化合物)을 GC 및 GC/MASS로 분리(分離), 확인(確認), 정량(定量)하여 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 지상부(地上部)의 생육조사(生育調査) 결과(結果)는 유황시비량(硫黃施肥量)에 따라 영향(影響)을 미치지 않으나, 지하부(地下部) 수량(收量)에 영향(影響)을 미치는 것으로 나타났다. 2. Pot 시험(試驗)에서는 10a당(當) 유황(硫黃) 10kg 시비해당구(施肥該當區)인 처리구(處理區)(S-10)에서, 포장시험(圃場試驗)에서는 20kg 시비(施肥)한 처리구(處理區)(SF-20)에서 마늘구근(球根)의 수량(收量)이 가장 많았다. 3. 마늘 향기성분(香氣成分)의 주성분(主成分)으로서 휘발성(揮發性) 유기유황(有機硫黃) 화합물(化合物)인 diallyl sulfide, allyl methyl dithia cyclo pentene, methyl propyl disulfide(Z+E), diallyl disulfide, dipropenyl disulfide, dipropenyl disulfide(isomer), allyl methyl trisulfide, 3-vinyl-1, 2-dithia cyclo bexa-5-ene, 3-vinyl-1, 2-dithia cyclo hexa-4-ene, diallyl trisulfide, allyl propyl trisulfide 및 dipropenyl trisulfide의 함량(含量)은 pot 시험(試驗)에서는 SP-10, 포장시험(圃場試驗)에서는 SF-20구(區)에서 가장 높았다. 4. 상기(上記) 유기유황화합물(有機硫黃化合物)은 생육초기(生育初期)부터 지상부(地上部)에서 생합성후(生合成後) 지하부(地下部)로 이동(移動)되는 것으로 판단(判斷)되었다. 5. 마늘의 수량(收量), 마늘중 총유황(總硫黃) 및 휘발성(揮發性) 유기유황(有機硫黃) 향기성분함량(香氣成分含量)의 측면(側面)에서 판단(判斷)할 때 본(本) 시험(試驗)에 사용된 공시품종(供試品種)과 토양조건(土壤條件)에서는 10a당(當) 20kg의 유황시비구(硫黃施肥區)에서 포장경작시(圃場耕作時) 수량(收量)과 품질(品質)이 가장 양호(良好)한 것으로 나타났다.

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건조 조건이 오미자의 휘발성 terpene류 및 색도에 미치는 영향 (Effects of Drying Conditions on the Profile of Volatile Terpenoid and Colour of Schizandra Fruit(Schizandra Chinensis fructus))

  • 김윤제;이영근;최영환;김용철
    • 생명과학회지
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    • 제18권8호
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    • pp.1066-1071
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    • 2008
  • 오미자의 건조공정에 의한 휘발성 terpene류와 색의 변화를 조사하기 위하여, 건조조건을 $50^{\circ}C$$70^{\circ}C$의 열풍건조, $-70^{\circ}C$의 진공동결건조의 3종 건조방법으로 건조한 후 SDE 연속추출장치로 terpene류를 추출하여 GC/MS로 분석하고, 각 건조된 오미자를 마쇄한 분말의 색도를 Hunter colorimeter로 측정하였다. 생오미자의 GC/MS 분석 결과, 15종의 monoterpene류, 28종의 sesquiterpene류 및 7종의 terpene alcohol류가 확인되었으며, 또한 myrcene (56.97 ${\mu}g/g$)과 ${\gamma}-terpinene$ (58.49 ${\mu}g/g$)이 monoterpene류, ${\beta}-elemene$ (120.16 ${\mu}g/g$), ${\alpha}$-bergamotene ($103.45{\mu}g/g$), ${\gamma}$-selinene (75.97 ${\mu}g/g$), ${\beta}$-cubebene (66.69 ${\mu}g/g$), aristolene (51.25 ${\mu}g/g$) 및 ${\alpha}$-ylangene (28.06 ${\mu}g/g$) 등이 sesquiterpene류, 그리고 T-muurolol (96.45 ${\mu}g/g$)과 terpinen-4-ol (46.02 ${\mu}g/g$)이 terpene alcohol류의 주성분이었다. 건조과정의 초기에 생오미자 terpene류의 절반 이상이 감소되었으며, 이후 건조기간의 경과에 따른 추가적 감소는 아주 적었다. 또한 총 terpene류의 절반 이상을 차지하는 sesquiterpene류의 함량은 진공동결건조에서는 소량 증가하다 6일 이후 감소하는 패턴을 보였다. 그리고 terpene alcohol류는 진공동결건조한 시료에서 그 함량이 비교적 많이 남았으나, 고온인 $70^{\circ}C$에서 열풍건조한 시료에서는 가장 적게 남아 있었다. 건조방법에 따른 L값은 동결건조, $50^{\circ}C$ 열풍건조, $70^{\circ}C$ 열풍건조 순서로 높았으며, a값 및 b값도 동결건조에서 가장 높았으며 $70^{\circ}C$ 열풍건조에서 가장 낮게 나타났다.

새우 가열(加熱)중의 아미노산의 변화(變化) 및 향기성분(香氣成分) 생성기구(生成機構)에 관한 연구(硏究) (Changes of Amino Acids and Formation Mechanism of Flavor in Cooked Small Shrimps)

  • 최성희;이병호
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.371-378
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    • 1987
  • 새우 및 크릴류 향기생성(香氣生成)의 전구물질(前驅物質)을 밝히기 위해 유리(遊離)아미산과 전(全)아미노산에 관하여 가열전후(加熱前後)의 조성(組成)을 조사(調査)하였다. 젓새우에 있어서 유리(遊離)아미노산 중 함량(含量)이 현저하게 많은 것은 Pro과 Tau이고 함량(含量)이 적은 것은 Cys, Tyr과 His 등이 된다. 대부분의 유리(遊離)아미노산은 가열처리(加熱處理)에 의해 감소(減少)하였다. 현저하게 감소(減少)하는 것으로는 Thr, Val, Ile, Leu, Lys과 Glu 등이었다. 남극(南極)크릴의 유리(遊離)아미노산 중 함량(含量)이 많은 것은 Gly, Tau, Ala 등이고, 함량(含量)이 적은 것은 Cys, Glu 등이었다. 곤쟁이의 유리(遊離)아미노산 중 함량(含量)이 많은 것은 Gly, Tau, Pro 등이고, 함량(含量)이 적은 것은 Car, Glu 등이었다. 남극(南極)크릴과 곤쟁이에 있어서도 가열전후(加熱前後)의 유리(遊離)아미노산의 현저한 감소(減少)가 있다. 남극(南極)크릴에서는 Thr, Ser, Cys, Leu과 Lys이, 곤쟁이에서는 Lys, His과 Asn 등이 급히 급격하게 감소(減少)하였다. 젓새우 및 크릴류에서 가열(加熱) 중에 감소(減少)된 유리(遊離)아미노산은 amino-carbonyl반응(反應) 등의 화응반응(化應反應)을 일으켜 새우 혹은 크릴류의 가열향기(加熱香氣) 생성(生成)에 크게 기여하리라 생각된다. 또 새우류의 가열향기(加熱香氣) 생성기구(生成機構)를 규명(糾明)하기 위해 새우 중에 있는 저분자(低分子)의 당(糖)과 유리(遊離)아미노산의 가열반응(加熱反應), 즉 amino-carbonyl 반응(反應)을 이용(利用)한 모델계(系)를 설정하여 검토(檢討)한 결과(結果) 모델계(系) 1(Pro+glucose), 모델계(系) 2(Pro+glucose+Tau)와 모델계(系) 3(Pro+glucose+Bet)의 휘발성농축물(揮發性濃縮物)은 새우향기(香氣)가 거의 없고 휘발성성분(揮發性成分)의 대부분은 1,4,5,6-tetrahydro-acetopyridine과 2-acetyl pyridine이었다. 이것들은 Pro 유래의 것이라 생각되며, 이 결과(結果) 새우류에 함량(含量)이 높은 아미노산과 당(糖)을 이용(利用)한 단순계(系)만으로는 새우류의 가열향기(加熱香氣)를 재현하는 것이 어렵고, pH의 영향 등 더욱 복잡한 요인들이 관여하여 특유의 가열향기(加熱香氣)를 생성(生成)하리라 생각된다.

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정향(Eugenia caryophyllata Thunb.) Eugenol 및 그 유도체의 항산화 및 항염증활성 (Antioxidant and Anti-Inflammatory Activities of Eugenol and Its Derivatives from Clove (Eugenia caryophyllata Thunb.))

  • 임현희;김은옥;서미자;최상원
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제40권10호
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    • pp.1361-1370
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    • 2011
  • 본 연구는 한방스킨의 원료로 널리 사용되고 있는 8가지 생약의 휘발성증류추출액 중 항산화 및 항염증활성이 가장 강한 정향의 증류추출액으로부터 주된 향기성분을 SDE법으로 추출한 후 GC-MS로 확인하였으며, 주된 향기성분인 eugenol과 그 유도체를 합성한 후 항산화 및 항염증활성을 측정하고 비교하였으며, 아울러 HPLC를 이용하여 정향의 eugenol 및 그 유도체를 정량분석 하였다. 8가지 생약의 휘발성증류추출액 중 정향의 증류추출액이 가장 강한 항산화활성($IC_{50}$=8.85 ${\mu}g/mL$) 및 COX-2 저해활성(10 ${\mu}g/mL$ 농도에서 저해율은 58.15%)을 나타내었으며, 반면 15-LOX 저해 활성(25 ${\mu}g/mL$ 농도에서 저해율은 86.15%)은 당귀 다음으로 가장 높았다. 정향 증류추출액의 휘발성 향기성분을 SDE법으로 추출한 후 GC-MS를 이용하여 분석한 결과, eugenol, trans-caryophyllene 및 acetyl eugenol을 확인하였다. 한편, eugenol 및 그 유도체(methyl eugenol 및 acetyl eugenol)의 항산화 및 항염증 활성을 측정한 결과, eugenol($IC_{50}$=5.99 ${\mu}g/mL$)이 가장 높은 항산화활성을 나타낸 반면, methyl eugenol 및 acetyl eugenol은 거의 활성을 나타내지 않았다. COX-2의 경우 20 ${\mu}g/mL$ 농도에서 eugenol(85.35%)이 가장 강한 저해활성을 나타낸 반면, 15-LOX는 20 ${\mu}g/mL$ 농도에서 methyl eugenol(83.29%)이 가장 높은 저해활성을 나타내었다. 정향 에탄올추출물의 eugenol 및 유도체의 함량을 HPLC로 분석한 결과, eugenol 및 acetyl eugenol이 각각 6.95%, 1.85% 함유되어 있었으며 methyl eugenol은 검출되지 않았다. 이와 같이 정향 유래의 eugenol 및 그 유도체는 안전성이 문제시되고 있는 합성항산화제 및 항염증제를 대체할 수 있는 천연 유래의 항산화 및 항염증물질로서 잠재적 가치가 있어 향후 기능성식품, 화장품 및 의약품 소재로 널리 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

수산 건제품중 발암성 N-NITROSAMINE의 생성 요인 (The Factors for the Formation of Carcinogenic N-Nitrosamine from Dried Marine Food Products)

  • 성낙주;강신권;이수정;김성희
    • 한국수산과학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.247-258
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    • 1994
  • 우리나라 수산 건제품중 발암성 N-Nitrosamine(NA)의 생성요인을 구명하기 위하여 시판 되고있는 소건품 10종(17개 시료), 조미건제품 1종(3개 시료), 자건품 3종(5개 시료), 염건품 1종(1개 시료), 동건품 1종(3개 시료) 및 해조류 2종(2개 시료)에 대하여 NA의 전구물질인 아민류, 질산염 및 아질산염을 분석하였고, GC(Gas Chromatography)-TEA(Thermal Energy Analyzer)를 이용하여 NA를 분석 정량하였으며, 또 GC-MS(Mass Spectrometry)로 N-Nitrosodimethylamine (NDMA)을 동정하였다. 수산 건제품의 아민류는 대체로 betaine질소가 다른 아민류에 비해 월등히 높아 건조 문어에서 $357.4{\sim}373.8mg\%$로 가장 많았고, 다음으로 건조새우 및 건조 오징어순이었다. 그러나 건조 해조류에서는 전혀 검출되지 않았다. TMAO질소는 $2.2{\sim}20.7mg\%$ 범위였으나, 건조해삼에서는 흔적량이었고, 건조 해조류에서는 전혀 검출되지 않았다. TMA질소는 TMAO질소에 비해 대체로 높게 정량되어 건조 상어에서 $57.2mg\%$, 건조 옥돔 $40.1mg\%$ 였으며, 그외 건조 해조류와 건조해삼을 제외한 모든 시료에서 $10.0mg\%$ 이상이었다. 분석된 시료중 dimethylamine(DMA) 역시 건조 해조류와 건조 해삼을 제외한 모든 시료에서 검출되었는데 비교적 함량이 높은 시료는 건조 상어(31.2 ppm), 동건 명태($22.9{\sim}24.3\;ppm$) 및 건조문어 ($17.9{\sim}18.4\;ppm$)등이었다. 질산염 질소는 불검출에서 최고 16.8 ppm범위였는데 건조 가오리(16.8ppm), 동건 명태(16.3ppm) 및 건조 오징어($2.2{\sim}12.4ppm$) 등에서 높은 함량을 보였으나, 그외 시료에서는 1.0 ppm미만이었다. 아질산염 질소는 질산염 질소에 비해 다소 낮은 경향을 보여 건조 해조류 및 건조 해삼에서는 전혀 검출되지 않았으나, 반면에 건조 가오리에서는 최고 9.6 ppm으로 정량되었다. NDMA의 농도는 시료간에 큰 함량차를 보여 건조 해조류 및 건조 해삼에서는 전혀 검출되지 않았으나, 건조 가오리($2.8{\sim}86.0ppb$), 동건 명태($8.2{\sim}55.5ppb$), 건조 오징어($3.3{\sim}53.2ppb$), 굴비(45.9ppb) 및 소건 새우($15.4{\sim}17.9ppb$) 등에서는 높은 함량을 보였으며 그외 시료에서는 10ppb미만 이였다. 대체로 NDMA가 높게 검출된 시료에서는 질산염과 아질산염질소의 함량이 높아 이들이 NBMA의 생성에 주된 요인이라는 것을 알 수 있었고, 동일 어종간에도 시료에 따라 함량차가 심한 것도 역시 질산염과 아질산염의 오염 정도에 의한 것으로 판단된다.

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층꽃나무(Caryopteris incana Miq) 정유의 성분 분석과 세포 독성 평가 (Composition and Cell Cytotoxicity of Essential Oil from Caryopteris incana Miq. in Korea)

  • 김성문
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제51권3호
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    • pp.238-244
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    • 2008
  • 층꽃나무 지상부위 정유의 화학성분 구명을 위하여 수증기증류법으로 정유를 얻고, 이를 solid-phase microextraction(SPME)와 headspace(HS)법으로 흡착시킨 다음 CC-MS로 분석하였다. 향취가 fougere, woody한 층꽃나무 정유에는 탄화수소 28종, 알코올 22종, 아세테이트 7종, 케톤 7종, 알데히드 3종, 기타 2종 등 총 69종의 화학성분이 함유되어 있었으며, 다함량 성분은 4,6,6-trimethyl [1S-($1{\alpha},2{\beta},5{\alpha}$)]-bicyclo[3.1.1]hept-3-en-2-ol(11.8%), tau-cadinol(9.4%), myrtenyl acetate(9.2%), pinocarvone(7.0%), 1-hydroxy-1,7-dimethy 1-4-isopropyl-2,7-cyclodecadiene(6.3%), ${\delta}$-3-carene(6.2%)이었다. SPME법으로 흡착 후 분석한 시료에는 탄화수소 22종, 알코올 16종, 아세테이트 6종, 케톤 3종, 에테르 2종 등 총 49종의 화학성분이 검출되었는데, 다량 함유된 성분으로는 ${\delta}$-3-carene(12.6%), (-)-myrtenyl acetate(11.2%), 6,6-dimethyl-2-methylene-bicycol[3.1.1] heptan-3-ol(10.9%), pinocarvone(9.3%)이었다. 그리고 HS법으로 흡착한 다음 분석한 정유에는 탄화수소 5종, 아민 2종, 알코올 1종, 기타 2종 등 총 10종의 화학성분이 검출되었는데, 다량 함유된 성분은 (Z)-2-fluoro-2-butene(34.9%), ${\delta}$-3-carene(6.9%), 6-(4-chlorophenul) tetrahydro-2-methyl-2H-1,2-oxazine(5.9%)이었다. HaCaT 각질형성세포에 미치는 세포독성을 조사하기 위하여 MTT assar를 실시한 결과 층꽃나무 정유의 $IC_{50}$값은 0.011 ${\mu}g/mg$으로 시판 중인 로즈마리 정유나 차나무 정유의 $IC_{50}$값보다 낮았는데, 이러한 결과는 층꽃나무 정유의 상업화를 위해서 더 많은 독성시험이 요구된다는 것을 시사한다.

손바닥 선인장 열매를 이용한 전통주 개발 - I. 전통주 제조기법을 이용한 발효주 및 증류주의 특성 - (The Development of Korean Traditional Wine Using the Fruits of Opuntia ficus-indica var. saboten - I. Characteristics of Mashes and Sojues -)

  • 배인영;윤은주;우정민;김주신;양차범;이현규
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제45권1호
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    • pp.11-17
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    • 2002
  • 제주도 손바닥 선인장 열매주를 제조함에 있어 질소원의 첨가에 따른 발효 중 성분 변화를 조사하고, 이를 증류시 품질 및 기호도의 변화를 알아보고자 하였다. 질소원을 첨가한 2단 담금부터 발효 종료일까지 성분 변화는 질소원 첨가 유무에 따라 각각 pH $3.7{\sim}3.8$, $3.6{\sim}3.7$, 산도 $4.2{\sim}6.5$, $1.2{\sim}1.5$, 당도 $10.0{\sim}10.8$, $5.6{\sim}6.0$ $^{\circ}Brix$, 환원당 $3.50{\sim}3.83$, $6.43{\sim}6.73$ mg/ml, 알코올 $8.1{\sim}9.8$, $8.0{\sim}9.1%$로 산도, 당도, 알코올은 증가하고, pH와 환원당은 감소하였다. 질소원을 첨가한 발효주가 첨가하지 않은 발효주에 비해 pH, 산도, 당도는 높았고 환원당은 낮았다. 발효과정에서 yeast의 생육도는 증가, bacteria는 감소하였으며 질소원을 첨가함으로써 그 경향은 더욱 증가하였다. 발효주를 증류한 후 각각 후류와 증류수로 희석하여 알코올 농도를 22%로 조정한 증류주의 pH는 $3.7{\sim}4.0$, 산도는 $0.02{\sim}0.10$, 당도는 $5.4{\sim}6.1\;^{\circ}Brix$였다. 향기성분으로는 acetaldehyde, acetyl acetone, acetic acid ethyl ester, ethyl alcohol, 2-propyl alcohol, acetone, n-propyl alcohol, butanoic acid methyl ester, 2-phenyl ethanol, thymol, acetic acid phenyl ester, vanillic aldehyde 등이 공통으로 검출되었고, 그 밖의 향기성분은 종류에 따라 다소 차이를 보였다. 또한 이들의 관능검사 결과, 색과 향에서는 유의적인(p<0.05) 차이를 보였으나, 전반적인 기호도에서는 시료간 유의적인(p<0.05) 차이가 없었다. 전체적으로 질소원을 첨가하지 않은 술덧을 증류하여 증류수로 희석한 증류주가 높은 pH와 당도, 낮은 산도를 보였으며 기호도에서도 가장 높았다.

BTL 디젤 생산을 위한 F-T 디젤의 연료적 특성 연구 (A Study on Fuel Quality Characteristics of F-T Diesel for Production of BTL Diesel)

  • 김재곤;전철환;임의순;정충섭;이상봉;이윤제;강명진
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제29권3호
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    • pp.450-458
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    • 2012
  • 최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

메탄올의 이산화탄소 흡수평형 추산에 대한 PC-SAFT모델식과 Two-model approach 모델식의 비교연구 (Comparative Study on the Estimation of CO2 absorption Equilibrium in Methanol using PC-SAFT equation of state and Two-model approach.)

  • 노재현;박회경;김동선;조정호
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권10호
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    • pp.136-152
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    • 2017
  • 본 연구에서는 $CO_2$ 제거 용매로써 메탄올 수용액을 사용하는 $Rectisol^{(R)}$공정을 모델링하기 위한 열역학 모델식으로는 PC-SAFT(Perturebed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) 상태방정식과 액체활동도계수 모델식을 기본으로 조합된 Two-model approach식{NRTL(Non Random Two Liquid) + Henry + Peng-Robinson}을 비교하였다. 또한 PC-SAFT 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수와 Two-model approach식의 Henry 상수를 새롭게 결정하기 위해서 273.25K과 262.35K에서 $CO_2$와 메탄올 간의 흡수평형실험을 수행하고 회귀분석을 하였다. 그리고 새롭게 결정한 매개변수의 정확성은 실험 데이터의 추산결과를 통해 검증하였다. 이러한 모델식과 검증한 매개변수를 사용하여 $CO_2$ 제거공정을 모델링 하였다. 그 결과 Two-model approach식을 사용한 경우가 PC-SAFT EOS을 사용한 경우에 비해 $CO_2$ 99.00% 제거하기 위해 요구되는 메탄올 용매 유량이 약 43.72% 더 높게 추산되었으며, 증류탑에서의 냉각수 소모량은 39.22%정도, 스팀소모량은 43.09%정도 더 소요됨을 알 수 있었다. 결론적으로 고압에서 운전되는 $Rectisol^{(R)}$ 공정을 Henry관계식의 도움을 받는 액체활동도계수 모델식을 사용하여 모델링을 하는 경우 PC-SAFT 상태방정식을 사용한 경우에 비해서 크게 설계된 다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이유는 액상에 대한 용해도가 낮은 가스성분이 일정한 온도에서 액상에 녹아드는 양은 기상의 분압에 비례하여 증가하는 것으로 계산되는 Henry 관계식의 특성 때문에 메탄올에 대해 용해도가 큰 $CO_2$의 경우 메탄올과 $CO_2$간의 흡수특성을 잘 예측하지 못하는 것을 알 수 있었다.