인삼제품 추출이론

인삼제품 추출이론

 

추출개념

추출은 분리(separation)의 개념으로 액체원료나 고체원료에 함유되어 있는 유효성분을 용매에 녹여 분리하는 조작이다. 추출에는 열수(熱水)로 볶은원두에서 커피를 우려내는 추출과 핵산으로 콩의 압편을 통과시켜 대두유를 추출하는 고체-액체추출(solid-liquid extraction) 또는 침출(leaching), 식용유에서 지방산을 추출하는 액체-액체추출(liquid-liquid extraction)이 있다.

추출대상인 재료품은 액체나 고체인 원료(feed 또는 raw materials), 이 원료를 용해시키는 용매(solvent), 용해되는 가용성분인 용질(solute), 추출하여 얻어진 추출액(extract), 추출 후 남는 불용성 고형물인 잔유물(raffinate)로 구분된다.

추출 후에는 추출액과 용매가 섞여있는 추출혼합물과 잔유물로 분리되며, 추출혼합물은 다시 여과ㆍ증류ㆍ증발 등의 과정을 거쳐 유효성분과 용매로 분리되며, 용매는 회수하여 재사용한다.

추출공정은 한방재료로부터 유효성분을 분리하여 제품의 원료로 사용하며 의약품 또는 식품에서는 발효과정을 거쳐 발효식품 및 생물공학 제품 또는 의약품의 제조에 활용되고 있다.

 

추출속도

추출과정은 다음의 3단계로 구분한다.

제1단계 : 용매가 고체 속으로 침투하여 가용성 성분을 녹인다.

제2단계 : 용질이 농도차에 의해 고체 내부에서 표면으로 확산된다.

제3단계 : 고체표면의 얇은 막을 통해 용매가 확산되는 단계이다.

추출의 목적은 재료가 갖고 있는 유효성분을 용매를 이용하여 최대로 용출시키는 것이다. 유효성분은 한방재료에 있어서 조직의 구성성분이기 때문에 세포내외에 존재하게 된다. 따라서 유효성분을 쉽게 추출할 수 있는 조건을 만들어 주어야 한다.

 

효과적인 추출의 조건

 

1) 재료의 입자

추출속도에 영향을 주는 요인은 다음과 같다. 우선 원료인 재료의 입자의 크기이다. 입자의 크기가 작으면 용매와의 접촉면적이 커져서 추출속도가 빨라지게 되지만 입자가 너무 작으면 용매의 이동 통로를 막아 순환이 방해되고, 여과 시 여과막을 막아 작업의 효율성을 떨어뜨리며, 원심분리 방법을 적용할 때 작은 입자는 무게가 가벼워 더 높은 원심력을 가해야 하는 등 많은 제조비용을 필요로 하는 단점이 있다.

   

2) 용매

용매의 선정은 재료가 갖고 있는 유효성분의 특성에 따른다. 용질의 성상이 수용성 인지 지용성인지를 구분하여 선정함이 기본이며 식품위생법에서 정한 용매로는 물, 알콜(식용주정), benzen, hexane, acetone, ethyl ether, ketone 등이 있다. 그러나 물 이외의 용매는 추출이 끝나면 반드시 제품 중에 잔류되지 않도록 철저히 회수해야 한다.

용매의 선택은 경제성, 작업성, 안전성 등을 고려하여 선택해야 하며, 가능한 한 최소량으로 최단시간에 최대량의 유효성분을 추출하는 것이 중요하다. 용매의 점도도 추출속도에 영향을 미치는데 점도가 낮은 용매를 사용하면 순환이 잘되어 추출속도를 빠르게 해 준다.

추출방법 중 다단식추출(multistage leaching)방식은 하나의 추출단에서 사용한 용매를 그다음 추출단에서 다시 사용하게 되어 용매를 절약할 수 있다. 추출속도는 재료와 용매 사이의 용질의 농도구배에 비례하므로 향류식(向流式, counter current type)의 사용이 유리하다. 병류식도 사용되는데 향류식은 추출단수가 증가하여도 용질의 농도구배를 일정하게 유지하므로 추출속도가 일정하다.