Studies on the Efficient Concentration Process of Apple Juice with Reverse Osmosis Process

역삼투막 공정을 이용한 사과쥬스의 효율적인 농축공정에 관한 연구

Membrane separation technology with polymeric membranes for the effective separation and energy conservation has emerged to be a new technology for separation in recent years. In this research, the reverse osmosis process was applied to the concentration process of clarified apple juices. The changes of concentration and permeate flux of apple juice in this process were measured at different membrane characteristics, operating pressures, temperature and flow rate. And the changes of quality were also measured at different pressures. The prediction model for the permeate flux based on these data was established. Generally, the osmotic pressure increased as the concentration of the feed increased in the RO process, which caused a reduction of permeate flux. The changes of permeate flux were not much dependent on temperature and flow rate, but very much dependent on pressure. The most effective factor in increased permeate flux was found to be the operating pressure, followed by temperature and flow rate. The final prediction model for the permeate flux was developed by the $SPSS^x$ computer program. The result showed that recovery of sugar was not affected by processing pressures, but the percentage recovery of total flavor was increased with increasing pressure.

최근 효과적인 분리와 에너지 절약을 위한 분리공정의 첨단기술로 등장한 방법은 고분자 분리막을 이용한 막분리 기술이다. 따라서 본 연구에서는 청정한 사과쥬스를 역삼투 공정을 이용하여, 막의 특성, 공정압력, 온도, 유량 등의 변화에 따른 농도변화 및 투과유속을 측정하여 예측모델식을 수립하고, 품질변화 분석에 관하여 실험한 바 그 결과는 다음과 같았다. 일반적으로 역삼투공정 동안 쥬스농도가 증가할수록 삼투압이 증가하여 투과유속이 감소하는 경향을 나타냈으며, 온도, 유량의 변화에 따른 투과액 속도는 큰 변화가 없었으나 압력에 따른 투과액 속도는 전형적으로 증가함을 보였다. 따라서 투과유속을 높이는 요인으로는 공정압력, 온도, 공급유량의 순이었다. 투과액 유속예측 모델식은 $SPSS^x$ computer program을 이용하여 가장 오차가 적은 범위에서 최종적인 예측 모델식을 얻었다. 압력변화에 따른 당, 향기성분의 변화는 당의 경우 각 압력차에 따라 큰 차이가 없이 평균 93.8%의 회수율을 보였으며 향기성분의 경우 압력이 높을수록 회수율이 증가함을 보였다.