로즈마리의 주요 항기 성분인 pinene, myrcene, cineol이 에탄올 용액에 흡수되는 물질전달 현상을 이해하기 위해 에탄올 농도에 따른 가스상 향기성분의 농도와 70% 에탄올 농도에서의 무차원 헨리상수를 구하였다. 에탄올 농도에 따른 가스상의 농도를 측정한 결과 3가지 화합물 모두 에탄올 농도가 증가함에 따라 headspace 농도가 감소하는 경향을 나타내었으나 화합물의 종류에 따라 다른 유형을 나타내었다. Cineol의 에탄올 농도(x)에 따른 무차원 헨리상수식은 $Hi=(-5.75+x)/(-7017.6+257.3{\times}x)$이며 1 atm, $25^{\circ}C$, 70% 에탄올 용액에서 무차원 헨리상수는 cineol은 0.0058, myrcene은 0.0182, pinene은 0.0365 이었다.
로즈마리의 주요 항기 성분인 pinene, myrcene, cineol이 에탄올 용액에 흡수되는 물질전달 현상을 이해하기 위해 에탄올 농도에 따른 가스상 향기성분의 농도와 70% 에탄올 농도에서의 무차원 헨리상수를 구하였다. 에탄올 농도에 따른 가스상의 농도를 측정한 결과 3가지 화합물 모두 에탄올 농도가 증가함에 따라 headspace 농도가 감소하는 경향을 나타내었으나 화합물의 종류에 따라 다른 유형을 나타내었다. Cineol의 에탄올 농도(x)에 따른 무차원 헨리상수식은 $Hi=(-5.75+x)/(-7017.6+257.3{\times}x)$이며 1 atm, $25^{\circ}C$, 70% 에탄올 용액에서 무차원 헨리상수는 cineol은 0.0058, myrcene은 0.0182, pinene은 0.0365 이었다.
In order to estimate the mass transfer characteristics of absorption into alcohol solution of aroma compounds such as cineol, myrecene and pinene which are major aroma compounds of rosemary, dimensionless Henry's constant in 70% ethyl alcohol concentration and aroma concentration with different ethy...
In order to estimate the mass transfer characteristics of absorption into alcohol solution of aroma compounds such as cineol, myrecene and pinene which are major aroma compounds of rosemary, dimensionless Henry's constant in 70% ethyl alcohol concentration and aroma concentration with different ethyl alcohol concentration were analyzed. From the results of measurement of vapor phase concentration of aroma compounds with different ethyl alcohol concentration, headspace concentrations of all of three aroma compounds were decreased as ethyl alcohol concentration increased. But those patterns were slightly different. Dimensionless Henry's constant equation (Hi) of cineol compound with ethyl alcohol concentration (x) was as follows: $Hi=(-5.75+x)/(-7017.6+257.3{\times}x)$. Dimensionless Henry's constants of cineol, myrecene and pinene in 1 atm, $25^{\circ}C$ and 70% ethyl alcohol concentration were 0.0058, 0.0182 and 0.0365, respectively.
In order to estimate the mass transfer characteristics of absorption into alcohol solution of aroma compounds such as cineol, myrecene and pinene which are major aroma compounds of rosemary, dimensionless Henry's constant in 70% ethyl alcohol concentration and aroma concentration with different ethyl alcohol concentration were analyzed. From the results of measurement of vapor phase concentration of aroma compounds with different ethyl alcohol concentration, headspace concentrations of all of three aroma compounds were decreased as ethyl alcohol concentration increased. But those patterns were slightly different. Dimensionless Henry's constant equation (Hi) of cineol compound with ethyl alcohol concentration (x) was as follows: $Hi=(-5.75+x)/(-7017.6+257.3{\times}x)$. Dimensionless Henry's constants of cineol, myrecene and pinene in 1 atm, $25^{\circ}C$ and 70% ethyl alcohol concentration were 0.0058, 0.0182 and 0.0365, respectively.
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문제 정의
본 논문에서는 로즈마리의 주요 향기성분인 pinene, myrcene 및 cineol 등이 에탄올 용액에 흡수되는 공정을 이해하고 해석하기 위한 기초연구로 에탄올 농도에 따른 기-액 평형과 무차원 헨리상수를 구하였다.
제안 방법
로즈마리의 주요 향기 성분인 pinene, myrcene, cineol이 에탄올 용액에 흡수되는 물질전달 현상을 이해하기 위해 에탄올 농도에 따른 가스상 향기성분의 농도와 70% 에탄올 농도에서의 무차원 헨리상수를 구하였다. 에탄올 농도에 따른 가스상의 농도를 측정한 결과 3가지 화합물 모두 에탄올 농도가 증가함에 따라 headspace 농도가 감소하는 경향을 나타내었으나 화합물의 종류에 따라 다른 유형을 나타내었다.
는 액상의 부피이다. 식 (1)에서와 같이 Y 축엔 GC area의 역수점 (1/PA), X축엔 액상과 가스 상 비 (Vhs/ VW)로 직선을 그린 다음 초기농도 Cm는 직선의 기울기로부 터 구하였으며, 무차원 헨리상수는 기울기를 y 절편으로 나누어 구하였다.
이는 70% 에탄올 용액에 대한 cineol의 용해도가 매우 높아 Rob-bins 등(8)이 제안한 식 (1)에서의 액상의 부피 비를 증가시킬 때 기상에서의 향기성분의 농도가 증가한다는 수식을 만족시키지 못한 것으로 생각되며 이와 같은 사실은 Robbins 등(8)의 방법이 용매에 대한 용해도가 높은 향기성분의 무차원 헨리의 상수를 구하는 데는 적합하지 못한 것으로 생각된다. 실험적으로 cineol의 무차원 헨리상수를 구할 수 없어 에탄올 농도가 더 낮은 30~50%에서 Robbin 등(8)의 방법을 적용하여 무차원 헨리상수를 구한 후 통계 분석하여 70% 에탄올 용액에서 무차원 헨리의 상수를 구하였다. 즉 세로축은 GC로 부터 얻은 peak area의 역수를, 가로축은 기체상과 액상의 부피비(Vhse/VQ를 취하여 그래프를 그려서 직선을 얻었으며, 이 그래프를 요약하여 Table 2에 나타내었다.
에탄올 농도에 따른 향기성분의 기-액 평형을 연구하기 위하여 에탄올 용액을 0에서 100% 까지 10% 간격으로 제조한 후 pinene, myrcene 및 cineol의 농도가 각각 600 mg/kg 이 되도록 조제하였다. 이 액을 headspace vial 22mL에 10 mL씩 채워 Table 1과 같은 조건에서 분석하였다.
대상 데이터
이 액을 headspace vial 22mL에 10 mL씩 채워 Table 1과 같은 조건에서 분석하였다. Gas chro- matograph(GC)는 Varian star 3400 CX를 사용하였으며, 컬럼은 EC-5(3O mX 0.25 mmX 0.25 Alltech)를 사용하였고, 오븐 온도는 40℃에서 2분간 유지한 후 분당 10℃로 25CFC까지 상승시켜 이 온도에서 5분간 유지하였다. 검출기는 flame ionization detector를 사용하였고 주입구의 온도는 230℃, 검출기의 온도는 250℃C로 하였다.
본 실험에서는 3가지 향기 화합물을 모델 액으로 사용하였으며, a-pinene은 순도 99% 이상(Fluka사), myrcene과 cieol은 순도 90% 이상(Sigma사)인 것을 구입하여 사용하였다. 이들 화합물은 허브의 일종인 로즈마리를 민 등(11)의 방법으로headspace 추출하여 분석하였으며, 그 결과 cineol이 25.
이론/모형
Myrcene과 pinene은 알코올에 대한 용해도가 cineol에 비해 낮아서 Robbin 등(8)의 방법으로 직접 무차원 헨리상수를 구하였다. 즉 세로축은 GC peak area의 역수, 가로축은 기상과 액상의 부피 비로하여 Fig.
흡수에 영향을 미치게 된다. 그러므로 향기흡수실험에 이용할 에탄올 농도를 결정하기 위해 일정한 양의 향기성분을 에탄올농도가 다른 용액에 용해시킨 후 static head- space-GC 방법을 이용하여 headspace 상의 향기성분의 농도를 측정하였다. Cine이의 headspace 상의 농도를 분석한 결과는 Fig.
무차원 헨리상수는 static headspace를 이용한 Robbins 등(8) 의 방법을 사용하였다. 향기성분을 70% 에탄올 용액에 일정한 농도(10 mg/kg~1000 mg/kg)로 만든 후 22 mL headspace vial에 액체의 부피를 2, 2.
이들 화합물은 허브의 일종인 로즈마리를 민 등(11)의 방법으로headspace 추출하여 분석하였으며, 그 결과 cineol이 25.76%, myrcene이 39.89%, pinene이 7.4%를 함유하고 있어 이들 3가지 화합물을 모델 액으로 사용하였다.
성능/효과
에탄올농도가 증가함에 따라 cineol의 headspace상의 농도는 감소하는 경향을 나타내었으며, 알코올 농도 0에서 20%까지는 급격히 감소하였고 50% 이상에서는 완만한 감소를 나타내었다. Myrcene과 pinene의 head- space상의 농도는 에탄올농도 0~30%까지는 거의 변화가 없었으며 40%에서 60%까지는 급격하게 감소한 후 70% 이후에서는 완만한 감소를 나타내었다(Fig. 2. 3). 이와 같이 myrcene과 pinene은 에탄올 농도에 따른 headspace상의 농도변화가 유사한 형태를 나타내었으며 이러한 결과는 Conner 등⑴이 에탄올 농도를 달리하여 알코올음료의 중요한 향기 성분인 에스테르의 headspace상 농도를 분석한 결과와 유사하였다.
70% 에탄올에 대한 무차원 헨리상수는 cineol, myrcene, pinene 순으로 높게 나타났으며 이에 따른 용해도는 역순으로 나타날 것이다. 또한 에탄올 농도가 낮아질수록 3가지 화합물의 헨리상수와 용해도의 차이는 크게 나타났다. 따라서 향기흡수에 사용되는 용매의 종류에 따라 흡수시키려는 향기 화합물의 선택성이 증가할 것으로 생각된다.
이는 물질전달에 중요한 함수이다. 본 실험에서는 에탄올 농도에 따른 기-액 평형을 살펴본 결과 70% 에탄올 용액에서 3가지 화합물의 용해가 잘 이루어지는 것으로 판단되어 이 농도에서 무차원 헨리상수를 구하였다.
무차원 헨리상수를 구하였다. 에탄올 농도에 따른 가스상의 농도를 측정한 결과 3가지 화합물 모두 에탄올 농도가 증가함에 따라 headspace 농도가 감소하는 경향을 나타내었으나 화합물의 종류에 따라 다른 유형을 나타내었다. Cineol의 에탄올 농도(X)에 따른 무차원 헨리상수식은 Hi =(-5.
1과 같다. 에탄올농도가 증가함에 따라 cineol의 headspace상의 농도는 감소하는 경향을 나타내었으며, 알코올 농도 0에서 20%까지는 급격히 감소하였고 50% 이상에서는 완만한 감소를 나타내었다. Myrcene과 pinene의 head- space상의 농도는 에탄올농도 0~30%까지는 거의 변화가 없었으며 40%에서 60%까지는 급격하게 감소한 후 70% 이후에서는 완만한 감소를 나타내었다(Fig.
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