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데칸테이션

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목차

1. 개요

데칸테이션은 밀도 차이를 이용하여 액체 혼합물에서 고체 또는 다른 액체를 분리하는 기술이다. 중력을 이용하여 고체를 가라앉히거나, 섞이지 않는 액체 간의 층을 형성시켜 분리한다. 실험실에서는 시험관 기울이기, 원심분리기 사용 등의 방법이 사용되며, 와인, 식품 산업, 나노 기술 등 다양한 분야에서 활용된다.

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데칸테이션

2. 원리 및 과정

소금과 모래 혼합물을 예로 들어보자. 이 혼합물은 체로 분리하기 어렵지만, 물에 녹이면 분리할 수 있다. 혼합물을 비커에 넣고 물을 부어 소금을 녹인 후 가만히 두면 모래가 가라앉는다. 이때 위쪽의 소금물을 다른 그릇에 따라내고, 모래에 물을 부어 헹구는 과정을 반복하면 모래와 소금물을 분리할 수 있다. 이처럼 위쪽에 있는 액체를 따라내어 고체와 분리하는 과정을 데칸테이션이라고 한다. 액체를 따라낼 때는 그릇을 기울이거나 사이펀을 사용할 수 있다. 분리된 소금물을 가열하여 증발시키면 소금 결정을 얻을 수 있다.[3]

2. 1. 액체-고체 분리

소금과 모래를 섞은 혼합물은 체로 분리하기 어렵다. 하지만 비커에 물을 붓고 저어 소금을 녹인 후 가만히 두면 모래가 가라앉는다. 윗부분의 소금물을 다른 그릇에 따르고, 모래에 물을 부어 헹구는 과정을 반복하면 모래와 소금물을 분리할 수 있다. 이처럼 윗물을 따라내어 고체와 액체를 분리하는 과정을 데칸테이션이라고 한다. 그릇을 기울이는 대신 사이펀을 사용할 수도 있다. 분리된 소금물을 가열하여 증발시키면 소금 결정을 얻는다.[3]

1918년 기사에서 고체가 기울어진 튜브에서 더 빨리 가라앉는 이유를 설명하는 삽화


데칸테이션은 중력을 이용하여 고체 입자를 용기 바닥에 가라앉혀 고체와 액체 혼합물을 분리하는 방법이다. 실험실에서는 시험관을 사용하여 데칸테이션을 진행하며, 시험관을 45° 각도로 기울이면 침전 속도를 높일 수 있다.[4]

자연 침전은 시간이 오래 걸리므로 원심분리기를 사용하기도 한다.[1] 원심분리기는 침전물을 용기 바닥으로 밀어내고, 충분한 힘이 가해지면 고체가 덩어리(펠릿)를 형성하여 분리가 쉬워진다.[3] 침전물은 압축된 형태로 유지되므로 액체를 따라내기 용이하다.

데칸터 원심분리기는 연속적인 고액 분리에 활용된다.

실험 조작에서 데칸테이션은 침전 등으로 생긴 고형물을 액체와 분리하기 위해, 침전물을 포함한 액체를 방치하여 고형물을 가라앉힌 후 윗물만 조심스럽게 따라내는 것을 의미한다. 주로 흙 모양 고체나 콜로이드 상태 침전물을 세척할 때 사용된다.

2. 2. 섞이지 않는 액체 분리

데칸테이션은 밀도가 다른 혼합되지 않는 액체를 분리하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 물과 기름의 혼합물이 비커에 담겨 있을 때, 시간이 지나면 두 액체 사이에 뚜렷한 층이 형성되어 기름층이 물층 위에 뜨게 된다. 이 분리는 용기에서 기름을 따라내고 물을 남겨두는 방식으로 수행할 수 있다.[2] 일반적으로 이 기술은 하층의 일부를 따르지 않고 상층의 전부를 따라내는 것이 어렵기 때문에 불완전한 분리를 제공한다.

분별 깔때기는 액체 층을 분리하기 위한 대안적인 장치이다.[2] 하단에 밸브가 있어 하층을 배출할 수 있다. 이 방법은 두 액체 사이의 더 나은 분리를 제공할 수 있다.

2. 3. 효율 증대



데칸테이션은 중력을 이용하여 고체 조각을 용기 바닥에 가라앉혀 고체와 액체 혼합물을 분리할 수 있다.[3] 실험실 환경에서 고체와 액체를 포함하는 혼합물의 데칸테이션은 시험관에서 발생한다. 생산성을 높이기 위해 침전물이 장치 바닥에 가라앉도록 시험관을 45° 각도로 배치해야 한다.[4]

자연적인 침전 과정은 시간이 오래 걸리고 지루하기 때문에 원심분리기를 데칸테이션에 사용할 수도 있다.[1] 원심분리기는 침전물을 용기 바닥으로 밀어 넣는다. 힘이 충분히 높으면 고체가 덩어리로 뭉쳐 펠릿을 형성하여 혼합물을 더 쉽게 분리할 수 있다.[3] 그러면 침전물이 압축된 형태로 유지되므로 액체를 더 쉽게 따라 버릴 수 있다.

데칸터 원심분리기는 연속적인 고액 분리에 사용될 수 있다.

3. 활용

와인의 데칸테이션


데칸테이션은 다음과 같은 다양한 분야에서 활용된다.

  • 와인: 적포도주에서 와인을 주석산 수소 칼륨 결정에서 분리하여 불쾌한 맛을 피하고, 와인을 더 강장하고 수렴하게 만든다.[5]
  • 유제품: 크림은 우유 위로 올라와 우유와 크림을 분리할 수 있으며, 이는 치즈 산업에서 사용된다.[6] 지방은 데칸테이션으로 버터에서 측정된다.[7]
  • 수질 정화: 탁한 물에서 맑은 물 샘플을 얻기 위해 탁한 물을 다른 용기에 부어 물과 진흙을 분리한다.[1]
  • 설탕 산업: 사탕무를 과립 설탕으로 가공하는 과정에는 시럽을 결정에서 분리하는 등 많은 액체-고체 분리가 포함된다.[8]
  • 나노기술: 고품질 은 나노와이어(AgNW) 용액 합성 및 고성능 전극 제조 과정에서 데칸테이션이 적용되어 정제 과정을 크게 단순화한다.[9]
  • 화학: 건조제를 사용하여 유기 액체에서 물을 흡수한 후에는 유기 액체를 건조제에서 데칸테이션할 수 있다.[10]
  • 식초 제조: 식초를 얻는 과정에서도 원료 물질에서 지방과 생체 분자 항산화제를 제거하기 위해 데칸테이션이 필요하다.[6]
  • 혈액 분리: 플라즈마는 원심분리기를 사용하여 데칸테이션을 통해 혈액에서 분리할 수 있다.[11]
  • 수은 제거: 수은은 채굴 과정에서 수역에 버려져 물을 부적합하고 독성으로 만드는데, 데칸테이션을 통해 제거할 수 있다.[6]

3. 1. 실험실

소금과 모래를 섞었을 때, 체로 쳐서 나누기는 어렵다. 하지만 이를 비커에 넣고 물을 부어 잘 저으면 소금이 완전히 녹아 모래만 바닥에 가라앉는다. 이때 위쪽 소금물을 다른 그릇에 따르고, 모래에 물을 조금 부어 잘 섞은 후 따라내는 과정을 반복하면 모래와 소금물을 분리할 수 있다. 이처럼 위쪽 액체를 따라내어 고체와 분리하는 작업을 데칸테이션이라고 한다. 그릇을 기울여 액체를 따라내는 대신 사이펀을 사용하기도 한다. 따라낸 소금물을 끓여 증발시키면 소금 결정을 얻을 수 있다.

실험 조작에서는 침전 등의 고형물을 액체와 분리하기 위해, 침전이 포함된 액체를 방치하여 고형물을 가라앉힌 후, 용기를 조용히 기울여 맑은 윗물만 흘려보내는 조작을 말한다. 흙 모양의 고체나 콜로이드 상태의 침전을 세척하기 위해 자주 사용된다.

3. 2. 와인



와인에 있어서 디캔테이션 또는 '''디칸타시옹'''(décantation프랑스어)은 와인, 특히 레드 와인을 제공할 때 디캔터라고 불리는 유리 용기로 옮기는 작업으로, 이를 통해 와인 속의 침전물(찌꺼기)을 제거한다.[13] '''디칸타주''', '''데콘타주''', '''디캔타주'''(décantage프랑스어)라고도 한다. 침전물 제거 외에도 와인을 공기에 접촉시켜 산화에 따른 향기를 더욱 선명하게 하는 목적도 있다.

데칸테이션은 불용성 입자(예: 적포도주에서 와인을 주석산 수소 칼륨 결정에서 분리하여 불쾌한 맛을 피하는 경우)의 현탁액으로부터 액체를 정화하는 데 사용된다.[5] 이것은 와인을 더 강장하고 수렴하게 만든다.

3. 3. 식품 산업



데칸테이션은 불용성 입자(예: 적포도주에서 와인을 주석산 수소 칼륨 결정에서 분리하여 불쾌한 맛을 피하는 경우)의 현탁액으로부터 액체를 정화하는 데 사용된다.[5] 이것은 와인을 더 강장하고 수렴하게 만든다.

크림은 우유 위로 올라와 우유와 크림을 분리할 수 있는데, 이것은 치즈 산업에서 사용된다.[6] 지방은 데칸테이션으로 버터에서 측정된다.[7]

탁한 물에서 맑은 물 샘플을 얻기 위해 탁한 물을 다른 용기에 부어 물과 진흙을 분리한다.[1]

설탕 산업에서 사탕무를 과립 설탕으로 가공하는 과정에는 시럽을 결정에서 분리하는 것과 같은 많은 액체-고체 분리가 포함된다.[8]

건조제를 사용하여 유기 액체에서 물을 흡수한 후, 유기 액체를 건조제에서 데칸테이션할 수 있다.[10]

식초를 얻는 과정에서도 원료 물질에서 지방과 생체 분자 항산화제를 제거하기 위해 데칸테이션이 필요하다.[6]

3. 4. 기타

데칸테이션은 적포도주에서 와인을 주석산 수소 칼륨 결정에서 분리하여 불쾌한 맛을 피하는 경우처럼 불용성 입자 현탁액으로부터 액체를 정화하는 데 종종 사용된다.[5] 이는 와인을 더 강장하고 수렴하게 만든다.

크림은 우유 위로 올라와 우유와 크림을 분리할 수 있으며, 이는 치즈 산업에서 사용된다.[6] 지방은 데칸테이션으로 버터에서 측정된다.[7]

탁한 물에서 맑은 물 샘플을 얻기 위해서는 탁한 물을 다른 용기에 부어 물과 진흙을 분리한다.[1]

설탕 산업에서 사탕무를 과립 설탕으로 가공하는 과정에는 시럽을 결정에서 분리하는 등 많은 액체-고체 분리가 포함된다.[8]

데칸테이션은 나노기술에도 사용된다. 고품질 은 나노와이어(AgNW) 용액 합성 및 고성능 전극 제조 과정에서 데칸테이션이 적용되어 정제 과정을 크게 단순화한다.[9]

건조제를 사용하여 유기 액체에서 물을 흡수한 후에는 유기 액체를 건조제에서 데칸테이션할 수 있다.[10]

식초를 얻는 과정에서도 원료 물질에서 지방과 생체 분자 항산화제를 제거하기 위해 데칸테이션이 필요하다.[6]

플라즈마는 원심분리기를 사용하여 데칸테이션을 통해 혈액에서 분리할 수 있다.[11]

수은은 채굴 과정에서 수역에 버려져 물을 부적합하고 독성으로 만드는데, 데칸테이션을 통해 제거할 수 있다.[6]

참조

[1] 웹사이트 What is decanting? https://www.thoughtc[...] 2018-03-01
[2] 웹사이트 Separation and purification https://www.bbc.co.u[...] BBC
[3] 웹사이트 Decantation Definition and Examples https://www.thoughtc[...] 2018-03-01
[4] 논문 Decanting https://zenodo.org/r[...] 1918-08
[5] 뉴스 The Ritual of Decanting https://www.washingt[...] 2018-03-01
[6] 웹사이트 20 examples of Liquid Decanting https://www.lifepers[...] 2018-02-22
[7] 논문 A Comparison of the Decantation Method with Other Methods for the Determination of Fat in Butter https://www.journalo[...] 2018-02-22
[8] 논문 Applications of decanter centrifugals in the beet sugar process https://www.bsdf-ass[...] 2018-02-23
[9] 논문 Improvements in purification of silver nanowires by decantation and fabrication of flexible transparent electrodes. Application to capacitive touch sensors https://cea.hal.scie[...] 2013-04-25
[10] 웹사이트 Decanting https://chem.librete[...] 2018-03-01
[11] 논문 Supernatant decanting on a centrifugal platform 2011-03
[12] 웹사이트 傾瀉 https://kotobank.jp/[...] 2021-12-23
[13] 서적 暮らしのフランス語単語8000 語研
[14] 뉴스 硬いワインを開かせる最新ハイテクグッズ https://www.asahi.co[...] 2010-01-07


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