#3 천연향료의 추출법 - ②
# 셋
과학의 발달은 이루 말로 설명할 수 없을 정도로 대단한데요. 인류의 발전과 과학의 발전은 깊은 관계성이 있습니다. 문경 사회 도래 이전에도 농경 지식이 생겨났음이 이를 증명하고 있으며 고대 근동의 과학부터 시작해서 중세 - 현대를 거친 과학의 진보는 우리 사회에도 큰 영향력을 가집니다. 향수 시장도 예외는 아니었는데요. 과학이 발달하면서 더 많은 양의 향료를 효율적으로 추출하는 방법을 연구하는 것이 향료업 종사자들의 주 관심사였습니다.
# 천연향료의 추출법 - ②
전통적인 추출방법에서의 단점을 보완하는 형식으로 향료추출방법이 발달해왔는데요. 기존의 추출방법 문제점 세 가지는 열로 인한 향료의 손실, 느린 추출 속도, 적은 추출양이었습니다. 이러한 단점들은 보완해서 나온 방법이 바로 '감압증류법' 과 '초임계추출법' 두가지입니다. 외에도 향료의 성분을 분석하기 위한 'Headspace - GC/MS' 도 도입됐습니다.
감압 증류법
'감압 증류법' 은 내부 기압이 낮을수록 더 낮은 온도에서 끓는다는 원리를 이용한 방법인데, 예시로 물은 1 기압 평지의 고도 기준으로 100℃ 에서 끓지만 내부 기압이 낮을수록 더 낮은 온도에서 끓습니다. 내부 압력이 1/10로 감압했을 시 약 40℃ 가량에서 끓어 안정적으로 증류 가능합니다.
끓는점을 낮출 수 있다는 이점을 가지기 때문에 끓는점이 비교적 높은 향료를 추출하기에 적합한 방법입니다. 낮은 온도에서 진행되기에 추출한 향료는 향기성분의 파괴나 변질이 없어 품질 또한 뛰어나다는 장점이 있습니다.
1: 교반기 막대/범핑 방지 과립
2: 스틸 포트
3: 분별 컬럼, 바람직하게는 진공 재킷 절연
4: 온도계/끓는점 온도
5: 테프론 탭 1, 증류수 수집 탭
6: 콜드 핑거
7: 냉각수 배출
8: 냉각수
9: 테플론 탭 2, 스틸 절연 탭
10: 진공/가스 주입구
11: 테프론 탭 3, 증류액 분리 탭
12: 스틸 수신기
초임계 추출법
'초임계 추출법' 은 'CO2 추출법' 이라고도 알려져 있는 방법입니다. '임계점' 이란 보통의 온도와 압력에서 기체가 액체로 바뀌는 지점을 뜻하는데요. 일정 온도와 압력의 한계를 넘게 되면 증발 현상이 일어나지 못해 기체와 액체가 구별할 수 없는 '임계상태' 가 됩니다. 이러한 상태에 있는 물질을 '초임계유체' 라고 부릅니다.
'초임계유체' 의 분자 밀도는 액체에 가까우나 점성도는 기체에 가까워 그 값이 낮다는 특징을 가져 화학반응에 매우 유리합니다. 본래 사용하던 액체 용매의 경우 분자의 종류와 분자 사이의 거리에 따라 결정되는 물성이 특정되어 있어 여러 액체 용매를 필요로 하였습니다. 그러나 '초임계유체' 는 임의적으로 온도와 압력을 변화시켜 특정 물성을 띠게 할 수 있는데 이는 여러 액체 용매를 사용하는 효과를 가집니다.
주로 인체에 무해한 CO2를 용매로 사용하기에 'CO2 추출법' 이라고 불립니다. 33도의 온도와 기압의 200배 이상의 압력을 가할 시 '초임계유체' 가 되며 이를 용매로 사용하여 원재료를 넣습니다. 그 후 온도와 압력을 다시 변화시켜 임계치를 조정하면 이산화탄소는 기체가 되어 사라지고 순도가 높은 에센셜 오일만 남습니다.
저온, 고압에서 진행되기에 열에 의한 손상이 없고 화학반응 또한 없어 향성분의 변질 또한 일어나지 않아 자연과 가장 가까운 형태의 방향물질을 얻어낼 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 장비가 복잡하고 가격이 매우 비싸다는 단점이 있습니다.
* Headspace - GC/MS
헤드스페이스 법은 추출방법이 아닌 향료의 가스 성분을 분석하는 방법입니다. 가열 시 발생하는 가스 성분을 분석하는 장치로 시료를 10ml 바이알 용기에 밀봉 후 가열하여 발생하는 가스를 '가스크로마토그래피(Gas Chromatography)' 에 의해 각 성분으로 분리합니다.
약자로 'GC' 라고 부르며 다 성분을 동시에 신속하게 분석 가능합니다. 정성, 정량 분석하는 기능과 그 값의 정확도가 높은 것이 주요 특징입니다. 적은 양으로도 분석 가능하기에 희귀한 시료 분석에 사용되는데 국내에선 천연 백합향을 'GC' 를 이용해 향료 조성물을 재현한 사례가 있습니다.