사업성과

리모넨 분리기술 기반 폐감귤박의 자원화 기술 개발

구분 : 기술개발 연구책임자 : 이호원 소속 : 제주대학교
연구기간 : 2019.5.1.~2019.12.31 연구비 : 40 연구년도 : 2019년

연구목적
벤튜리 진공건조 공정에 의한 감귤박의 건조 및 바이오에탄올의 생산 기술 확보,   벤튜리 진공건조기를 이용하여 감귤박으로부터 리모넨을 함유한 에센셜 오일을 분리하고 건조된 감귤박으로부터 바이오에탄올 생산에 대한 기본설계 자료를 제시함
주요연구내용 및 연구결과
1) 건조 전 감귤박의 수분함량은 89.2%이였으며, 15시간 건조 후의 진공건조, 열풍건조 및 자연건조감귤박의 수분함량은 각각 17.0%, 85.3% 및 88.6%로 나타났다. 따라서 본 연구에서 사용한 진공 건조가 자연건조와 열풍건조에 비해 감귤박의 수분 제거에 매우 효과적임을 알 수 있었다.               2) 진공건조에 의해 건조된 감귤박의 리모넨 함량은 열풍건조와 자연건조에 의해 건조된 감귤박의 리모넨 함량에 비해 매우 적게 함유한 것으로 나타났다.
3) 감귤박을 당화제로 당화한 다음, 알코올 발효용 효모를 넣고 발효를 하는 방법(Run-1)과 당화제와 알코올 발효용 효모를 동시에 첨가하여 발효하는 방법(Run-2) 등 2 가지를 방법을 이용하여 알코올 발효를 실시한 결과, Run-1과 Run-2에 의하여 발효한 알코올 농도는 각각 1.7%와 2.5%이였으며, Run-2에 의해 발효한 알코올 농도가 Run-1에 의해 발효한 알코올 농도에 비해 높게 나타났다. 따라서 당화와 발효를 동시에 하는 것이 당화와 발효를 순차적으로 하는 방법에 비해 보다 효과적임을 알 수 있었다. 또한 이러한 결과는 당화제의 종류에 관계없이 동일하였다.
4) 발효시간에 따른 발효 알코올의 농도는 48시간까지는 지속적으로 증가하였으나, 48시간 이후부터
발효 알코올 농도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.
5) 당화에 사용된 당화제별 발효된 알코올 농도는 감귤박의 발효 방법에 상관없이 Celluclast 1.5L와Pectinex Ultra SP-L가 Viscozyme L와 Saczyme Go 2X에 비해 높게 나타났으며, Celluclast 1.5L와 Pectinex Ultra SP-L는 거의 비슷하게 나타남을 알 수 있었다. 또한 한 종류의 당화제를 사용한 경우와 두 종류 이상의 당화제를 혼합한 혼합 당화제를 사용한 경우간의 발효 알코올 농도의 차이는 없었다.
6) 발효 온도 변화에 따른 발효 알코올의 농도를 측정한 결과, 당화제에 관계없이 감귤박 발효 알코올 의 농도는 40℃ > 30℃ > 50℃ 순으로 높게 나타났다.
7) 진공건조, 열풍건조 및 자연건조에 의한 감귤박의 알코올 농도는 각각 2.4%, 1.4% 및 1.3%로 나타나 진공건조된 감귤박을 사용하여 알코올 발효를 하는 것이 가장 효과적이었다.
8) 진공건조에 의해 건조된 감귤박을 이용하여 알코올 발효를 하는 경우, 발효 알코올의 농도는 감귤박의 크기에 따라 일정하여 감귤박의 크기가 알코올의 농도에 영향을 주지 않음을 알 수 있었다.
9) 본 실험조건에서 감귤박, 당화제 및 효모의 양의 증가에 따라 발효 알코올의 농도는 거의 직선적으로 증가하는 경향을 나타내었다.
10) 벤튜리 진공건조에 의해 리모넨을 함유한 에센셜 오일과 플로럴 워터를 각각 얻을 수 있었으며,진공건조에 의해 추출된 에센셜 오일은 4.21 mL/kg감귤박이었으며, 추출된 에센셜 오일 성분의 약80%는 리모넨으로 나타났다.
11) 벤튜리 진공건조 의해 분리된 리모넨은 세정제, 식품살충제 및 로션, 크림 및 향수 등의 화장품원료 등 다양한 분야에서 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
연구결과 활용계획
○ 폐감귤박을 활용한 바이오에탄올과 리모넨의 생산
○ 폐감귤박과 폐유기성 폐기물(괭생이 모자반, 구멍갈파래 등)의 재활용에 활용
○ 감귤 농업의 신성장 동력으로의 창출에 활용
○ 폐자원의 재사용 및 에너지 선순환 시스템 구축에 활용
○ 폐바이오매스의 발생이 많은 지역에서 정부의 에너지 자립사업과의 연계에 활용
연구결과 활용실적
○ 학술발표 1건
- 김승건, 이호원, ‘건조방법에 따른 폐감귤박의 바이오에탄올 발효 특성’, 2019 한국공업화학회 추계 학술
대회(2019.10.30.~11.01, 제주국제컨벤션센터)
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