압출성형공법을 이용한 수삼의 전처리를 통한 추출수율의 향상과 최적조건에서 열수 추출한 인삼추출액의 첨가량을 달리하여 저온압출공정으로 제조한 구형과립의 입자분포, 마모율, 용적밀도, 진동밀도, 압축지수와 용출패턴을 결정하였다. 열수추출수율에서 수삼을 압출성형할 때 수분함량이 가장 유의적으로 영향을 미쳤다. 수분함량의 감소와 함께 스크류 회전속도가 증가할수록 압출성형 수삼의 추출수율이 크게 증가하였다. 추출수율이 최대가 되는 압출성형 공정변수는 수분함량 15%, 스크류 회전속도 250 rpm, 사출구 부위온도 13$0^{\circ}C$였다. 동일한 추출조건에서 15개 압출성형 수삼 시료의 평균 추출수율(43.5%)은 홍삼(38.3%)과 백삼(29.0%) 추출수율과 비교하여 크게 향상되었다. 저온압출공정으로 압출성형 수삼농축액(고형분함량 59.2%)의 농도를 5, 20, 30, 40, 50, 60%로 각각 증류수에 희석한 용액 200 mL과 200 g 미세결정 셀룰로오즈를 이용하여 과립화시킬 수 있는 압출성형 수삼추출액의 최대 농도는 60%였으며 추출액의 증가와 함께 입자수율의 증가, 마모율의 감소, 압출지수의 감소 등으로 입자의 물리적 특성은 구형과립을 젤라틴 캡슐에 포장하여 제품화할 수 있었다. 또한 압출성형 수삼 추출액을 포함한 구형과립으로부터 농축액 성분이 10분 이내에 쉽게 용출되므로 구형과립은 젤라틴 캡슐에 적합하다는 결론을 내릴 수가 있었다.
압출성형공법을 이용한 수삼의 전처리를 통한 추출수율의 향상과 최적조건에서 열수 추출한 인삼추출액의 첨가량을 달리하여 저온압출공정으로 제조한 구형과립의 입자분포, 마모율, 용적밀도, 진동밀도, 압축지수와 용출패턴을 결정하였다. 열수추출수율에서 수삼을 압출성형할 때 수분함량이 가장 유의적으로 영향을 미쳤다. 수분함량의 감소와 함께 스크류 회전속도가 증가할수록 압출성형 수삼의 추출수율이 크게 증가하였다. 추출수율이 최대가 되는 압출성형 공정변수는 수분함량 15%, 스크류 회전속도 250 rpm, 사출구 부위온도 13$0^{\circ}C$였다. 동일한 추출조건에서 15개 압출성형 수삼 시료의 평균 추출수율(43.5%)은 홍삼(38.3%)과 백삼(29.0%) 추출수율과 비교하여 크게 향상되었다. 저온압출공정으로 압출성형 수삼농축액(고형분함량 59.2%)의 농도를 5, 20, 30, 40, 50, 60%로 각각 증류수에 희석한 용액 200 mL과 200 g 미세결정 셀룰로오즈를 이용하여 과립화시킬 수 있는 압출성형 수삼추출액의 최대 농도는 60%였으며 추출액의 증가와 함께 입자수율의 증가, 마모율의 감소, 압출지수의 감소 등으로 입자의 물리적 특성은 구형과립을 젤라틴 캡슐에 포장하여 제품화할 수 있었다. 또한 압출성형 수삼 추출액을 포함한 구형과립으로부터 농축액 성분이 10분 이내에 쉽게 용출되므로 구형과립은 젤라틴 캡슐에 적합하다는 결론을 내릴 수가 있었다.
The objectives of the experiment were to examine the effects of extrusion process variables on the yield of extruded ginseng extract and to determine the effect of ratio of extruded ginseng extract and microcrystalline cellulose on characteristics of spheronized granules by cold extrusion-spheroniza...
The objectives of the experiment were to examine the effects of extrusion process variables on the yield of extruded ginseng extract and to determine the effect of ratio of extruded ginseng extract and microcrystalline cellulose on characteristics of spheronized granules by cold extrusion-spheronization process. Extrusion process variables observed were feed moisture (15, 22, 29%), die temperature (90 110 13$0^{\circ}C$) and screw speed (150 200, 250 rpm). The results showed that moisture content of dried ginseng significantly affected extraction yield (P<0.05). The less moisture content of the feed resulted in the higher yield of the extract. Moisture content of 15%, screw speed of 250 rpm and die temperature of 13$0^{\circ}C$ gave the highest yield of ginseng extract. Mean extraction yield of extruded ginseng using hot water extraction was greatly improved by extrusion process The extract yield of extruded ginseng was 43.5% which was higher than that of red ginseng (38.3%) and white ginseng (29.0%) produced by traditional process. It was possible to make from the mixture of microcrystalline cellulose (200 g) mixed with different concentration of 200 mL solution (0, 5, 20, 30 40 50 60% of ginseng extract with 59.2% dry solid) by using cold extrusion spheronization. When the concentration of ginseng extract Increased, the granulation yield was improved but friability and compression index were reduced. Ginseng extract such as saponin was completely released from spheronized granules in distilled water within 10 min. It can be concluded that spheroniged granule with ginseng extract could be packed in gelatin capsule since granules Possessed proper physical properties and quick release of saponin.
The objectives of the experiment were to examine the effects of extrusion process variables on the yield of extruded ginseng extract and to determine the effect of ratio of extruded ginseng extract and microcrystalline cellulose on characteristics of spheronized granules by cold extrusion-spheronization process. Extrusion process variables observed were feed moisture (15, 22, 29%), die temperature (90 110 13$0^{\circ}C$) and screw speed (150 200, 250 rpm). The results showed that moisture content of dried ginseng significantly affected extraction yield (P<0.05). The less moisture content of the feed resulted in the higher yield of the extract. Moisture content of 15%, screw speed of 250 rpm and die temperature of 13$0^{\circ}C$ gave the highest yield of ginseng extract. Mean extraction yield of extruded ginseng using hot water extraction was greatly improved by extrusion process The extract yield of extruded ginseng was 43.5% which was higher than that of red ginseng (38.3%) and white ginseng (29.0%) produced by traditional process. It was possible to make from the mixture of microcrystalline cellulose (200 g) mixed with different concentration of 200 mL solution (0, 5, 20, 30 40 50 60% of ginseng extract with 59.2% dry solid) by using cold extrusion spheronization. When the concentration of ginseng extract Increased, the granulation yield was improved but friability and compression index were reduced. Ginseng extract such as saponin was completely released from spheronized granules in distilled water within 10 min. It can be concluded that spheroniged granule with ginseng extract could be packed in gelatin capsule since granules Possessed proper physical properties and quick release of saponin.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러므로 본 연구는 압출성 형 공정 변수가 압출성 형 수삼의 열수 추출수율에 미치는 영향과 저온압출 구형과립화 공정을 적용한 압출성형 수삼추출물과 미세결정화 셀룰로오즈 (microcrystalline cellulose)의 비 율에 따른 수삼추출물 구형 과립의 특성을 조사하였다.
제안 방법
건조수삼을 압출성형할 때 압출성형 공정변수의 변화에 따른 압출성형 건조수삼의 추출수율이 최대가 되는 압출 성형 조건을 설정하기 위하여 수분함량(X1), 사출구온도(X2), 스크류 회 전속도(X3)를 중심 합성 실험 계 획 (7)을 이용하여 15 개의 조건에서 실험을 수행하였다. 독립변수는 Table 1과 같이 건조수삼 수분함량(15, 22, 29%), 사출구온도(90, 110, 130 ℃), 스크류 회 전속도(150, 200, 250 rpm)이 며 반응 변수로는 열수 추출수율(Y)로 하였다.
과립 의 입 자분포는 진동체 (Model VE700, GmbH Co., Germany)를 사용하여 10분 동안 125, 250, 500, 800, 1250 Pm 눈금 체의 각 분획별로 구형과립의 중량을 계산하여 %로 나타내었다.
형 시료로 사용하였다. 압출성 형 인삼추출물 농축액 (59.2% 고형분함량)을 이용한 구형과립 제조시 부형제 microcrystalline cellulose(Avicel PH101) 는 FMC International (Little Land, Cork, Ireland)에서 구입하여 사용하였다. 압출성 형수삼 추출수율 비 교시료인 백삼과 홍삼가루는 인삼 소매상(충남, 여]산)에서 구입하였다.
2% 고형분함량)을 이용한 구형과립 제조시 부형제 microcrystalline cellulose(Avicel PH101) 는 FMC International (Little Land, Cork, Ireland)에서 구입하여 사용하였다. 압출성 형수삼 추출수율 비 교시료인 백삼과 홍삼가루는 인삼 소매상(충남, 여]산)에서 구입하였다.
원료수삼 4년 근은 인삼도매상(충남 금산)에서 구입하여 압출성 형 시료로 사용하였다. 압출성 형 인삼추출물 농축액 (59.
데이터처리
압출성형 공정변수에 따른 추출수율을 SAS program을 사용하여 반응표면회 귀 분석 으로 통계 처리 하였다. 반응 표면 분석(response surface analysis)은 여러 개의 독립변수 Xi, X2, X3, …, Xn가 복합적인 작용을 함으로서 어떤 반응변수 (dependent variable)에 영향을 주고 있을 때, 이러한 반응의 변화가 이루는 반응표면에 대한 통계적인 분석방법을 말한다 (8, 9).
성능/효과
구형 과립 내부 매트릭스에 포함된 성 분은 가열압출성 형공 정으로 제조한 옥수수전분 압출성 형 펠릿보다 빠른 용출속 도를 보이는 것으로 판단되었다. 압출성 형 공정 변수에 따라 30~90분 정도 용출시간이 소요되었으며 이것은 압출성형 공정으로 전분이 용융되어 형성된 매트릭스이므로 용매가 침투할 수 있는 모세관을 통한 확산이 감소하기 때문이다(13).
추출수율이 최대가 되는 압출성형 공정 변수는 수분함량 15%, 스크류 회 전속도 250 rpm, 사출구 부위 온도 130℃였다. 동일한 추출조건에서 15개 압출성형 수삼 시료의 평균 추출수율(43.5%)은 홍삼(38.3%)과 백삼(29.0%) 추출수율과 비교하여 크게 향상되었다. 저 온압출공정 으로압출성형 수삼농축액(고형분함량 59.
수삼 추출물을 5~60 % 수준으로 첨가했을 때 직경 800um 이상 구형과립의 비율은 증류수만 첨가한 과립보다 낮았지 만 인삼추출물을 50% 이상 첨가하면 구형과립의 입자크기가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또 입자직경이 5001im 이상 1250 μ111 이하인 과립의 수율도 인삼추출물을 5%에서 60%로 증가시 킬 때 79.58%에서 94.08%로 증가하는 경향을 보였다.
2). 또한 반응표면 회귀분석을 통해 추출 수율이 최대가 되는 압출성형 공정변수는 수분함량과 스크류 회전속도가 각각 15%와 250 rpm으로 판단되었다. 수삼을 증자, 건조, 저장, 정형을 통한 전통적인 공정으로 가공한 홍삼과 수삼을 탈피 하여 건조한 백삼을 동일한 조건 에서 열수 추출한 추출수율은 38.
2%)의 농도를 5, 20, 30, 40, 50, 60%로 각각 증류수에 희석한 용액 200 成과 200 g 미세결정 셀룰로오즈를 이용하여 과립화시킬 수 있는 압출성형 수삼추출액의 최대 농도는 60%였으며 추출액의 증가와 함께 입자수율의 증가, 마모율의 감소, 압출지수의 감소 등으로 입자의 물리적 특성은 구형과립을 젤라틴 캡슐에 포장하여 제품화할 수 있었다. 또한 압출성형 수삼 추출액을 포함한 구형과립으로부터 농축액 성분이 10분 이내에 쉽게 용출되므로 구형과립은 젤라틴 캡슐에 적합하다는 결론을 내릴 수가 있었다.
8 cm로 과립화되지 않은 가루가 접 착되는 폭이 넓 어 졌다. 또한 추출액의 농도가 증가할수록 저온압출기의 모터부하도 다소 증가하는 경향을 보였다.
한편 과수분함량인 경우 과립 간에 응집이 일어나는 경향이 있으므로 수분함량은 구형 과립의 물성에 영향을 주므로 원료의 수분함량은 과립의 성질을 결정 하는 중요한 요소이다(5, 14). 본 실험에서 수분함량뿐만 아니라 수삼 추출액의 첨가량도 과립의 성질에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
열수 추출수율에서 수삼을 압출성형할 때 수분 함량이 가장 유의적으로 영향을 미 쳤다. 수분함량의 감소와 함께 스크류 희전속도가 증가할수록 압출성 형 수삼의 추출 수율이 크게 증가하였다. 추출수율이 최대가 되는 압출성형 공정 변수는 수분함량 15%, 스크류 회 전속도 250 rpm, 사출구 부위 온도 130℃였다.
2%)을 5, 20, 30, 40, 50, 60% 함유한 200 mL의 수용액과 200 g 미 세 결정 셀룰로오즈를 혼합하여 제조한 수삼추출물 구형과립의 입자 분포와 수율을 Table 2에 나타내었다. 수삼 추출물을 5~60 % 수준으로 첨가했을 때 직경 800um 이상 구형과립의 비율은 증류수만 첨가한 과립보다 낮았지 만 인삼추출물을 50% 이상 첨가하면 구형과립의 입자크기가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또 입자직경이 5001im 이상 1250 μ111 이하인 과립의 수율도 인삼추출물을 5%에서 60%로 증가시 킬 때 79.
또한 반응표면 회귀분석을 통해 추출 수율이 최대가 되는 압출성형 공정변수는 수분함량과 스크류 회전속도가 각각 15%와 250 rpm으로 판단되었다. 수삼을 증자, 건조, 저장, 정형을 통한 전통적인 공정으로 가공한 홍삼과 수삼을 탈피 하여 건조한 백삼을 동일한 조건 에서 열수 추출한 추출수율은 38.3%와 29.0%와 비교하여 압출성형 공정을 이용하여 전처리한 15개 수삼처리구의 평균 추출 수율(43.5%)이 크게 증가하였다.
수삼추출액 첨가에 따른 구형과립의 성질을 고려할 때 젤 라틴 캡슐에 압출성형 수삼추출물 구형과립을 채운 제품을 개발하는데 문제점이 없다는 결론을 내릴 수 있었다.
2에 나타내었다. 스크류 회전속도 150rpm에서 수분함량의 감소와 함께 추출 수율이 다소 감소하는 경향을 보였으나 스크류 회 전속도가 증가할수록 수분함량의 감소와 함께 추출수율이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다(Fig. 2). 또한 반응표면 회귀분석을 통해 추출 수율이 최대가 되는 압출성형 공정변수는 수분함량과 스크류 회전속도가 각각 15%와 250 rpm으로 판단되었다.
압출성형 수삼 추출액을 포함한 구형과립으로부터 농축액 성분이 10분 이내에 쉽게 용출되므로 구형과립은 젤라틴 캡슐에 적합하다는 결론을 내릴 수 있었다.
압출성형공정을 인삼추출의 전처리 공정으로 활용하기 위하여 압출성형 공정변수를 달리하여 제조한 압출 성형수삼을 80℃ 열수로 추출했을 때 추출수율은 40.0 - 56.3% 범위 였으며 열수추출에서 가장 유의적으로 영향을 미치는 압출 성형 공정 변수는 수분함량(p<0.05)이 었으며 다음은 스크류 회전 속도, 사출구온도 90 ~ 130℃ 범 위 에서 유의 적 으로 영 향을 미치지 않았다. 열수추출수율의 반응표면 회귀식은 식(5)과 같으며 반응표면 회귀식의 결정계수(if)는 0.
열수 추출수율에서 수삼을 압출성형할 때 수분 함량이 가장 유의적으로 영향을 미 쳤다. 수분함량의 감소와 함께 스크류 희전속도가 증가할수록 압출성 형 수삼의 추출 수율이 크게 증가하였다.
0%) 추출수율과 비교하여 크게 향상되었다. 저 온압출공정 으로압출성형 수삼농축액(고형분함량 59.2%)의 농도를 5, 20, 30, 40, 50, 60%로 각각 증류수에 희석한 용액 200 成과 200 g 미세결정 셀룰로오즈를 이용하여 과립화시킬 수 있는 압출성형 수삼추출액의 최대 농도는 60%였으며 추출액의 증가와 함께 입자수율의 증가, 마모율의 감소, 압출지수의 감소 등으로 입자의 물리적 특성은 구형과립을 젤라틴 캡슐에 포장하여 제품화할 수 있었다. 또한 압출성형 수삼 추출액을 포함한 구형과립으로부터 농축액 성분이 10분 이내에 쉽게 용출되므로 구형과립은 젤라틴 캡슐에 적합하다는 결론을 내릴 수가 있었다.
3에 나타내었다. 추출액의 농도가 20, 40, 60%로 증가할수록 흡광도는 0.17, 0.22, 0.28로 각각 정량적으로 증가하였다. 방출이 시작된지 10분 이후에는 흡광도가 일정한 것으로 보아 홍삼추출액의 대부분은 10분 이내에 방출된다고 할 수 있다.
후속연구
것으로 판단되었다. 또한 수분함량과 함께 스크류 회전 속도와 스크류의 배열을 달리하여 압출성형공정을 통해 투입되는 기계적 에너지 투입량과의 추출수율과의 관계를 검토할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.
홍삼과 비교하여 증가된 압출성 형 수삼의 추출수율은 수삼에 함유된 섬 유소 또는 전분이 압출성 형공정을 거 치 면서 저분자화 되어 주줄된 수용성 물질이거나 인삼에 존재하는 사포닌 등의 인삼성분의 추출에 기인한 것을 밝히는 연구가 필요한 것으로 판단되었다. 또한 수분함량과 함께 스크류 회전 속도와 스크류의 배열을 달리하여 압출성형공정을 통해 투입되는 기계적 에너지 투입량과의 추출수율과의 관계를 검토할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.
참고문헌 (16)
Siljestrom M, Westerlund E, Bjorck I, Holm J, Asp NG, Theander O. 1986. The various thermal processes on dietary fiber and starch content of whole grain wheat and white flour. J Cereal Sci 4: 315-319.
Alvarez L, Concheiro A, Gomez-Amoza JL, Souto C, Martinez-Pacheco R. 2002. Effect of microcrystalline cellulose grade and process variables on pellets prepared by xtrusionspheronization. Drug Dev Ind Pharm 28: 451-456.
Ryu GH, Kim BS, Mulvaney SJ. 2002. Optimization of extrusion process for dairy ingredient fortification of cornmeal puffed via $CO_2$ gas injection. Food Sci Biotechnol 11: 552-556.
Lee KD, Lee JE, Kwon JH. 2000. Application of response surface methodology for food industry. Food Sci and Ind 33: 33-45.
Lee MS. 2004. Optimization of hot-water extraction conditions for cod by product. MS Thesis. Kongju National University, Yesan. p 4-12.
Keleb EI, Vermeire C, Remon JP. 2002. Continuous twin screw extrusion for wet granulation of lactose. Int J Pharm 239: 69-80.
Sung HS, Kim WJ, Yang CB. 1985. Effect of extracting temperature and ethanol concentration on nitrogeneous constituents of red ginseng extract. Korean J Ginseng Sci 9: 95-103.
Sung HS, Kim NM, Park MH, Yoon SK, Yang CB. 1985. Effect of extracting conditions on some factors affecting the sugar composition of red ginseng extract. Korean J Ginseng Sci 9: 104-111.
Yi YS, Chang KS. 2002. Effect of red papper particle size on oleoresin extraction rate from red papper. Food Eng Prog 6: 263-267.
Harrison PJ, Newton JM, Rowe RC. 1987. The application of capillary rheometry to the extrusion of wet powder mass. Int J Pharma 35: 235-242.
Kim DS. 2004. Effect of extrusion conditions on release of ingredients in normal and high-amylose cornstarch extrudates. MS Thesis. Kongju National University, Yesan. p 4-26.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.