Eicosapentaenoic acid (EPA) is an omega-3 polyunsaturated fatty acid known to have a variety of positive effects on human health. To date, EPA available on the market is mostly derived from fish oil which has major problems of limited supply and heavy metal contamination. For this reason, microalgal oil is considered to be a promising alternative as EPA source. High purity separation of EPA is also a critical technology required for high-purity applications such as medical use. In this study, a simulated moving-bed chromatography (SMBc) process capable of separating high-purity EPA from a microalgal oil was proposed and its performance was demonstrated by using a lipid ester mixture simulating Nannochloropsis oil. First, a proper adsorbent was selected and the adsorption and mass-transfer parameters were determined by pulse experiment. The SMBc process was designed and optimized to maximize EPA purity and yield through modeling and simulation based on these parameters. In order to verify the performance of the process, lab-scale experiments were performed. As a result, an EPA purity close to 100% was obtained with no noticeable loss.
EPA는 오메가-3계 고도불포화 지방산으로, 여러 의학적 효능을 갖고 있어 의약품 및 건강식품으로의 가치가 큰 물질이다. 지금까지 시중에 판매되는 EPA는 대부분 생선 유래 오일에서 얻어왔는데, 어유는 중금속 중독 같은 환경오염으로 인한 문제와 원료 공급이 제한적이라는 단점이 있다. 이러한 이유로 미세조류 오일은 EPA 공급의 대체 자원으로 주목 받고 있으며, 의학적 사용을 위한 고순도 EPA의 분리에 관한 공정 개발 또한 요구되고 있다. 본 학위 논문에서는 미세조류 오일로부터 고순도 EPA를 분리하고자 모사이동상 크로마토그래피 공정을 제안하였고, 나노클로롭시스 지질 에스터 모사 혼합물을 이용하여 고순도 EPA를 분리하는 연구를 진행하였다. 먼저, EPA 분리에 적합한 흡착제를 선정하고, 펄스 실험으로 흡착제와 각 지질 에스터들의 특성을 고려한 흡착 및 물질전달 변수들을 구하였다. 앞서 구해진 변수들을 바탕으로, 손실 없이 고순도 EPA를 분리할 수 있는 모사이동상 크로마토그래피 공정을 디자인하고 최적화 하였다. 공정이 잘 구축되었는지 확인하기 위하여 모델 시뮬레이션과 랩 스케일의 실제 실험을 수행하였고, 그 결과 순도 100%의 EPA를 손실 없이 분리해 낼 수 있었다.
