식물의 세포벽 모형에 근거하여 고온고압의 조건하에서 기계적인 전단웅력을 식물 세포벽에 가할 경우 수용성 다당류를 효과적으로 분리할 수 있다는 가설에 근거하여 사과박으로부터 펙틴을 추출하기 위해 압출처리법을 도입하였다. L/D비가 20: 1인 동방향완전맞물림형 이축압출기를 이용하여 압출기의 축회전수, 원료의 공급률 및 원료의 수분함량을 공정변수로 하고 압출기의 비기계에너지를 시스템의 매개변수로 하여 압출처리에 의한 수용성 다당류의 수율, 평균 분자량 및 galacturonic acid 함량을 분석한 후, 각각의 모형을 개발하였다. 펙틴의 수율과 품질을 동시에 비교해 볼때, 비기계에너지를 증가시키면 펙틴의 수율이 향상되는 것으로 나타났으나, 수율을 향상시키는 압출조건은 품질의 저하를 초래하는 것으로 나타났다. 비기계에너지가 191 kWh/ton인 고강도의 추출조건에서 수율은 20.1%로 나타나 기존의 산처리법에 의한 14.4% 수율보다 월등히 향상된 수율을 얻을 수 있었다. 한편, 비기계에너지가 96 kWh/ton인 저강도의 추출조건에서는 분자량이 240,000인 펙틴을 얻을 수 있어 산처리시 분자량 181,000의 펙틴보다 훨씬 양질의 펙틴을 얻을 수 있었다. 따라서, 목표로 하는 품질의 펙틴을 생산할 수 있으면서 최고의 수율을 얻을 수 있는 압출조건을 설정해야 하며, 이를 위해서 본 연구에서 제시한 펙틴의 수율 및 품질 모형을 이용할 수 있다.
This study was performed to search a physical method having high yield and quality and minimum environmental pollution for extraction of pectin from apple pomace. Based on the physical solubilization of plant cell wall under the condition of high temperature, pressure and shearing stress, apple pomace was treated by a corotating intermeshing type twin-screw extruder with the diameter-to-length ratio of 1/20. The specific mechanical energy of extruder was introduced as system parameter for extrusion process modeling and the shaft speed, feed rate and moisture content as process variables. The yield, average molecular weight and galacturonic acid content of water-soluble polysaccharides obtained by extrusion were, respectively, modeled with the linear functions of the system parameter which was of the form as a linear function of process variables. The specific mechanical energy increased with increase of shaft speed and with decrease of feed rate and moisture content. Out of process variables, moisture content had the greatest effect on specific mechanical energy. The yield increased with increase of specific mechanical energy while the average molecular weight and galacturonic acid content increased with its decrease. In aspects of yield and quality of pectin, the results from this study showed the possibility to replace a traditional acidic method with the extrusion treatment of this study.
