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막분리 시스템의 최적화 연구

전문가 제언: ○ 식품 공정에서 막 분리 기술은 상(phase)변화 없이 미립자 물질의 선택적 분리가 가능하고, 가열에 의한 손상을 피할 수 있으며 휘발성 물질의 증발로 향기성분의 손실을 피할 수 있으며, 공정이 단순하고 다른 분리공정에 비해 에너지 효율이 우수하다는 이점이 있다.

○ 막 분리 기술에는 막 양측이 액상이고 압력차가 구동력인 여과법은 용질의 크기에 따라 정밀여과(MF, 100㎚ 이상), 한외여과(UF, 2~100㎚), 나노여과(NF, 1~2㎚) 및 역삼투(RO, <1㎚)법이 있다.

○ 막 분리는 기계적인 압력만으로 물질의 분리가 일어나기 때문에 특정성분 분리와 정제, 농축공정에서 응용 범위가 점차 넓어지고 있다. 과실가공, 유가공, 올리고당의 분리정제, 난백 농축, 생주 제조, 천연색소 회수, 효소의 정제 등 사용 목적에 적합한 막 장치의 제작 및 운전조건의 확립, 막 처리 기술을 이용한 기능성 제품 개발 등이 활발하다.

○ 식품에서 아미노산과 핵산, 단당류와 이당류, 착색물질 등의 분자량은 나노 여과 막으로 분리 가능하고, 우유나 유청의 탈염, 아미노산 조미액의 탈색, 장유의 탈색 등에 응용이 시도되고 있다.

○ 본고에서 역 삼투, 한외여과 및 나노여과 등의 막 분리 공정은 농도분극식과 수송방정식의 조합으로 표현하였다. 각 모델의 범용성을 확인하기 위하여 고 저지 율 역 삼투 막과 나노 여과 막을 조합하여 사과 과즙을 당 농도 46.5%까지 연속 농축, Jojoba의 착유 잔사에서 Diafiltration 처리로서 단백질과 simmondsin의 분리, 폐 계육의 치킨 엑스를 이온교환 처리 후, 나노여과로서 안세린·카르노신을 순도 90%까지 농축, cranberry 과즙에서 안식향산의 분리·정제공정의 최적화 사례를 소개하였다.

○ 식품의 특성인 다 성분·고농도에서 막 분리의 한계를 극복하는 기술의 조합과 최적화를 위한 기술의 개발로써 기능성소재 개발, 고품질·저원가의 공정개선 등에 유망한 막 분리기술의 응용연구가 요구되고 있다.

저자: Hiroshi Nabetani
자료유형: 학술정보