초임계 CO2 추출: 세 번째 방법

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잠시만요, 만약 당신이 검은 건포도 잎을 손가락 사이에 으깨본 적이 있다면, 그 향기가 얼마나 완전하고 다층적이며 분명히 살아있는지 즉시 이해할 수 있을 것입니다. 초록빛의 톡 쏘는 맛, 고양이 같은 머스크, 희미한 유황 냄새, 곧 터질 듯한 달콤하고 시큼한 즙, 이 모든 것이 아마도 2초 정도 존재하다가 휘발성 분자들이 공기 중으로 흩어지면서 향기가 더 단순해지고 평평해지며 죽어버립니다.

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그 2초의 순간은 추출의 백색고래입니다. 향수 제작이 고안한 모든 방법은 본질적으로 그 순간을 포착하고 고정하려는 시도입니다. 500년 동안 우리는 두 가지 방법을 시도해왔습니다. 둘 다 교훈적인 방식으로 실패했습니다. 이제 세 번째 방법이 있습니다.


증류와 열이 파괴하는 것

가장 오래된 방법은 증류입니다. 식물 재료, 꽃, 잎, 나무껍질, 뿌리를 가져와 증기에 노출시킵니다. 열이 세포벽을 파괴합니다. 물보다 가벼운 휘발성 방향족 분자들이 증기를 타고 위로 올라가 냉각 코일에서 응축되어 에센셜 오일 층과 하이드로솔 층으로 분리됩니다. 원칙적으로 간단합니다. 구리 알렘빅, 불, 인내심. 이 기술은 8~9세기에 아랍의 박학자 자비르 이븐 하얀과 그의 후계자들이 정제한 이후 근본적으로 변하지 않았습니다. 증류기와 응축기는 향수 제작자의 원료 공급의 기초로 남아 있습니다.

하지만 열은 폭력입니다. 증기 증류는 원료를 80°C에서 100°C 사이의 온도에 수 시간 노출시킵니다. 그 온도에서 분자들은 단순히 방출되는 것이 아니라 변형됩니다. 에스터는 가수분해되고, 테르펜은 재배열되며, 알데히드는 산화됩니다. 플로렌스 플라스크에 모이는 에센셜 오일은 식물의 충실한 초상화가 아닙니다. 그것은 번역이며, 모든 번역처럼 번역자의 억양을 담고 있습니다. 라벤더 에센셜 오일은 확실히 라벤더 냄새가 나지만, 그것은 조리된 라벤더 냄새입니다. 증기가 응축기에 도달하기 전에 파괴하는 밀랍 같고 꿀 같으며 거의 동물적인 측면을 포함하는 꽃의 살아있는 향기의 단순화된 쌉싸름한 허브 향입니다.

이 때문에 특정 재료는 전혀 증류할 수 없습니다. 자스민, 튜베로즈, 수선화, 미모사: 이들의 핵심 분자는 너무 연약하거나 무겁거나 반응성이 강해 증기의 열 폭력을 견디지 못합니다. 이를 위해 향수 제작은 두 번째 방법인 용매 추출을 개발했습니다.

용매 추출의 논리는 다릅니다. 열 대신 화학을 사용합니다. 원료를 휘발성 유기 용매, 역사적으로는 석유 에테르, 현재는 거의 대부분 헥산에 담가 방향족 화합물과 함께 왁스, 색소, 기타 지용성 물질을 용해시킵니다. 진공 상태에서 용매를 증발시키면 콘크리트라 불리는 왁스 같고 깊은 색의 페이스트가 남습니다. 콘크리트를 에탄올로 세척해 방향족 성분을 왁스에서 분리하고, 냉각, 여과, 에탄올 증발을 거쳐 남는 것이 절대향(앱솔루트)입니다. 엄청난 풍부함을 가진 농축된 방향족 물질입니다.

앱솔루트는 훌륭한 물질입니다. 자스민 앱솔루트나 장미 앱솔루트는 해당 에센셜 오일이 접근할 수 없는 깊이와 복잡성을 가집니다. 이 방법은 꽃에 몸과 따뜻함, 인돌성 밑향을 주는 무거운 분자를 보존합니다. 하지만 용매 추출은 그 자체의 비용을 수반하며, 그것은 사소하지 않습니다.

첫 번째 비용은 잔류물입니다. 완벽한 증발은 없습니다. 헥산의 끓는점은 69°C이며 진공 상태에서 매우 낮은 수준까지 제거할 수 있습니다. IFRA 기준은 완성된 앱솔루트에 최대 50ppm의 잔류 용매를 허용하지만 "매우 낮음"은 0이 아닙니다. 모든 앱솔루트는 용매의 유령을 지니고 있습니다. 그런 농도에서 독성학적으로 문제가 되는지는 논쟁의 여지가 있지만, 철학적으로는 문제가 됩니다. 추출물은 순수하지 않습니다. 그것은 산업 공정에 의해 오염된 인공물입니다.

두 번째 비용은 선택성, 혹은 그 부족입니다. 헥산은 미묘한 용매가 아닙니다. 원하는 방향족 분자뿐 아니라 원치 않는 왁스, 엽록소, 특정 농약 잔류물도 용해합니다. 이후의 에탄올 세척은 정화 작업이며, 초기 추출이 너무 공격적이었다는 인정입니다. 앱솔루트는 두 번 정제된 제품으로, 각 정제 과정은 원치 않거나 부수적인 손상을 제거합니다.

세 번째 비용은 환경적입니다. 헥산은 석유 유도체입니다. 작업장 노출 수준에서 신경독성이 있으며, 인화성이 있고, 휘발성 유기 화합물 배출에 기여합니다. 제조는 화석 연료 인프라에 의존합니다. 이 모든 것이 헥산을 배제하지는 않지만(향수에서 사용되는 양은 산업용에 비해 적음), 21세기가 천천히 의문을 제기하는 석유화학 패러다임 내에 용매 추출을 확실히 위치시킵니다.

500년 동안 이것이 유일한 선택지였습니다. 열 아니면 용매. 온도에 의한 폭력 아니면 화학에 의한 폭력. 모든 천연 재료는 이 두 문 중 하나를 통해 향수 제작자의 오르간에 들어왔습니다. 추출의 지도가 완성된 것 같았습니다.


샤를 카니아르 드 라 투르 남작과 초임계 상태

1822년, 샤를 카니아르 드 라 투르 남작은 에테르와 알코올을 각각 대포통에 밀봉하고 끓는점을 넘는 온도로 가열하면서도 실제로 끓지 않도록 충분한 압력을 유지하며 이상한 현상을 관찰했습니다. 각 물질마다 다른 온도와 압력 임계점에서 액체 상태와 기체 상태가 더 이상 구분되지 않고 사라졌습니다. 액체와 기체 사이의 경계면이 사라지고, 액체의 밀도와 용해력, 기체의 확산성과 낮은 점도를 모두 가진 단일 균질 유체가 남았습니다.

그는 초임계 상태를 발견했지만, 그것을 어떻게 활용할지 몰랐습니다. 다른 누구도 약 150년 동안 몰랐습니다.

이산화탄소의 임계점은 31.1°C와 73.8바입니다. 산업 기준으로 매우 편리합니다. 31도는 실온 바로 위이고, 74바는 대기압의 약 74배로 상당한 압력이지만 표준 화학 공학 장비로 충분히 다룰 수 있습니다. 이산화탄소 자체는 저렴하고 풍부하며 무독성, 불연성, 화학적으로 불활성이고 상온에서 기체이므로 추출 후 압력을 해제하면 완전히 증발해 잔류물이나 유령이 남지 않습니다.

초임계 CO2 추출은 이렇게 작동합니다: 식물 재료를 고압 용기에 넣고, 임계점을 넘는 온도와 압력에서 액체 CO2를 펌핑합니다. 액체도 기체도 아닌 초임계 유체는 기체처럼 식물 재료를 쉽게 침투하고 액체처럼 방향족 화합물을 효율적으로 용해합니다. 용액이 분리기 용기로 흐르면 압력을 낮추어 CO2가 기체로 변해 빠져나가고 추출물이 남습니다. CO2는 회수되어 재압축되고 재순환됩니다. 시스템은 폐쇄되어 있으며 용매는 우리가 이미 호흡하는 공기입니다.

이 방법은 1970~80년대 산업용으로 개발되었습니다. 1960년대 막스 플랑크 석탄 연구소의 쿠르트 조젤이 개척하고 1970년에 특허를 받은 커피 카페인 제거가 첫 주요 상업적 사용입니다. 맛을 제거하지 않고(용매 잔류물도 없이) 녹색 커피콩에서 카페인을 제거하는 과정은 전적으로 초임계 CO2에 의존합니다. 홉 추출도 이어졌습니다. 맥주 특유의 쓴맛을 주는 알파산은 이제 주로 이 방법으로 추출되며, 대안인 헥산은 식품 등급 기준에 맞지 않는 잔류물을 남깁니다. 제약 회사들도 열 분해 없이 식물에서 활성 화합물을 추출하는 데 채택했습니다.

향수 업계도 주목했지만, 행동은 더뎠습니다.


살아있는 식물처럼 향기 나는 추출물

초임계 CO2 추출물은 에센셜 오일과 앱솔루트와 다르며 그 차이는 미묘하지 않습니다. 생강 초임계 CO2 추출물과 생강 에센셜 오일을 나란히 열어보면 즉시 알 수 있습니다. 에센셜 오일은 밝고 날카롭고 시트러스하며 따뜻한 생강 냄새가 납니다. CO2 추출물은 생강 뿌리 냄새로, 흙내음 나고 자극적이며 수지 같고 거의 질감으로 느껴지는 날것의 매운맛이 있습니다. 에센셜 오일은 번역된 것이고, CO2 추출물은 필사된 것입니다.

이 충실도는 여러 요인 덕분입니다. 첫째, 온도입니다. 초임계 CO2 추출은 31°C 근처, 사실상 상온에서 작동합니다. 이 온도에서 열에 약한 분자들이 온전하게 살아남습니다. 증기 증류에서 증발하거나 분해되는 섬세한 탑 노트, 휘발성 알데히드와 에스터가 파괴되지 않고 포착됩니다. 둘째, 선택성입니다. 압력과 온도를 조절해 초임계 CO2의 용해력을 정밀하게 조절할 수 있습니다. 낮은 압력은 가볍고 휘발성 높은 분자를, 높은 압력은 무거운 화합물, 왁스, 디터펜, 색소를 추출합니다. 이 조절성 덕분에 추출은 원료의 분자 프로필에 맞게 설계될 수 있습니다. 셋째, 순도입니다. CO2는 잔류물을 남기지 않아 추출물은 식물에 있던 그대로입니다. 아무것도 첨가되지 않고 공정에서 남는 것도 없습니다.

후각적 결과는 증류나 용매 추출이 만들어낼 수 있는 것보다 살아있는 식물에 더 가까운 향기를 가진 추출물입니다. CO2 추출물을 다루는 조향사들은 이를 "투명하다", "3차원적이다", "살아있다"는 영적인 언어로 묘사합니다. 예를 들어 보로니아 CO2 추출물은 호주 꽃의 아이오논-바이올렛 측면과 과일 같고 거의 열대적인 단맛을 함께 포착하는데, 증류는 무거운 분자를 놓치고 헥산 추출은 밝은 분자를 평평하게 만들어 재현할 수 없는 복잡성입니다.


왜 초임계 CO2가 아직 보편적이지 않은가

초임계 CO2 추출이 우수하다면 왜 보편적이지 않을까요? 답은 경제성, 관성, 그리고 향수 공급망을 지배하는 특정한 산업 보수성입니다.

장비가 비쌉니다. 생산 규모의 초임계 추출 시스템, 고압 용기, CO2 압축기, 분리 및 재순환 인프라는 동등 용량의 증류 설비나 용매 추출 라인보다 몇 배 더 큰 자본 투자가 필요합니다. 처리량은 종종 더 낮은데, 고압 공학이 크기 제약을 가하고 공정 시간이 더 길기 때문입니다. 운영자는 더 전문적인 교육이 필요하며 유지비도 더 비쌉니다.

수천 톤의 방향족 물질을 생산하는 대량 시장 향수 회사에게 이 경제성은 금지적입니다. 대량 시장의 가격 구조는 원료 비용을 킬로그램당 수십 유로로 요구하는데, 수백 유로는 감당할 수 없습니다. 4유로에 판매되는 샤워 젤을 조제할 때 헥산 추출 바닐라 앱솔루트와 초임계 CO2 바닐라 추출물의 차이는 후각적 논의가 아니라 마진 문제이며, 마진이 이깁니다.

조제 관습 문제도 있습니다. 조향사들은 수십 년간 안정된 재료 팔레트로 기술을 배웁니다. 그들이 훈련받은 에센셜 오일과 앱솔루트는 조제에서 알려진 행동, 예측 가능한 상호작용, 피부에서의 성능, 알코올 용액에서의 진화가 있습니다. CO2 추출물은 다릅니다. 분자 프로필이 달라 다른 조제 성분과의 상호작용, 지속력, 확산, 노화 특성이 다릅니다. 자스민 앱솔루트에서 자스민 CO2 추출물로 전환하는 조향사는 단순히 같은 농도로 대체할 수 없습니다. 조제법을 재구상해야 합니다. 이는 창의적 기회이지만 추가 시간, 추가 실험, 추가 비용이기도 합니다.

그리고 공급망의 깊은 제도적 관성도 있습니다. 그라스, 제네바, 뉴욕의 주요 향수 회사들은 세대를 거쳐 구축된 공급 관계와 추출 인프라를 가지고 있습니다. 초임계 CO2로 전환하는 것은 단순히 새 장비를 구입하는 것이 아닙니다. 조달 구조를 재편하고, 재료를 재인증하며, 제품을 재조제하고, 조향사를 재교육하는 것을 의미합니다. 이는 산업을 구축한 방법들이 이상이 아니라 타협이었다는 것을 인정하는 것입니다.


자연을 충실히 포착한다는 고귀한 거짓말

초임계 CO2 추출의 철학적 차원은 향수가 무엇이며 무엇을 주장하는지 진지하게 생각하는 사람에게 가장 흥미로운 부분입니다.

향수는 자연을 포착하고 꽃, 숲, 비바람의 향기를 착용 가능한 액체 형태로 번역하는 예술로 자신을 제시합니다. 이것은 어느 정도 고귀한 거짓말입니다. 증류는 장미를 포착하지 않습니다. 증기와 만난 장미가 살아남은 것을 포착합니다. 용매 추출은 자스민을 포착하지 않습니다. 헥산이 용해하는 것, 에탄올 세척이 제거하는 것을 뺀 것, 그리고 몇 ppm의 헥산 자체를 더한 것을 포착합니다. 조향사의 선반에 있는 모든 "천연" 재료는 인공물이며, 책 사이에 눌러진 꽃이 "꽃"이 아닌 것과 같습니다.

초임계 CO2 추출이 이 문제를 완전히 해결하지는 않습니다. 추출물은 여전히 식물 전체 화학의 일부이며, 그것에 의미를 부여한 살아있는 맥락에서 분리되어 있습니다. 하지만 가장 적은 개입을 하는 부분입니다. 재료를 가장 부드럽게 다루고, 취하는 것에 자신을 가장 적게 강요하는 방법입니다. CO2는 도착해 용해하고 운반하며 방출되고 사라집니다. 포장을 열지 않고 배달하는 택배원과 같습니다.

광합성 동안 식물이 사용한 동일한 분자인 용매를 사용하는 추출 방법에는 철학적 만족감, 심지어 윤리적 만족감이 있습니다. 이산화탄소는 잎으로 들어가 원료가 되고, 식물은 그것을 테르펜, 에스터, 알데히드, 향기의 전체 어휘로 변환하며, 초임계 CO2 추출은 그것으로부터 만들어진 것을 회수합니다. 이 순환은 헥산처럼 식물과 생물학적 관계가 없는 석유 분획과는 우아함이 다릅니다.


세 번째 길에 헌신하는 장인 추출가들

그라스의 장인 작업장, 독일의 전문 업체, 인도와 마다가스카르의 몇몇 선구적 생산자들이 초임계 CO2를 주요 또는 독점적인 방법으로 채택했습니다. 그들의 카탈로그는 작고 가격은 높으며, 고객은 필연적으로 양보다 충실도를 중시하는 하우스입니다.

이것은 발견을 기다리는 기술이 아닙니다. 선택을 기다리는 기술입니다. 공학은 성숙했고 과학은 확립되었으며, CO2 추출물과 기존 추출물을 모두 다뤄본 거의 모든 조향사가 후각적 우수성을 인정합니다. 남은 것은 가치의 문제입니다: 향수 산업과 그것을 지탱하는 소비자가 식물이 실제로 나는 향기를 포착하는 진정한 비용을 지불할 의지가 있는가 하는 문제입니다.

대량 시장은 이 변화를 주도하지 않을 것입니다. 어떤 변화도 주도하지 않습니다. 변화는 주변부, 충실도를 경제성보다 중시하는 소규모 하우스와 독립 조향사들로부터 올 것입니다. 그들은 개조제를 정직하게 공개하고, 원료를 교환 가능한 상품 투입물이 아니라 번역 행위의 협력자로 대하는 이들입니다. 살아있는 식물과 그 추출물 사이의 거리는 자연의 저항이 아니라 우리가 얼마나 신중할 의지가 있는가의 척도임을 이해하는 이들입니다.

31도. 74바. 모든 것을 접촉하고 아무것도 남기지 않는 분자. 세 번째 길은 수십 년 동안 여기 있었습니다. 문제는 그것이 작동하느냐가 아니라 우리가 그것을 사용할 만큼 관심이 있느냐입니다.


일곱 가지 20% 농도의 엑스트레, 하나의 컬렉션. 디스커버리 세트에는 7가지 모두 2ml씩 들어 있습니다.

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