KR100246245B1 - Refrigerator-free freeze-drying system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래 기술에 의한 진공 동결 건조 시스템에 필수 구성 요소인 냉동기를 사용하는 대신에 부스터를 사용하는 개량된 진공 동결 건조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an improved vacuum freeze drying system using a booster instead of using a freezer which is an essential component of the prior art vacuum freeze drying system.

본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템(100)은 건조 대상 재료(12)를 수납하고 이를 적절한 온도로 가열할 수 있는 다수의 판(14)을 갖는 진공 챔버(10)와, 상기 진공 챔버(10)에 소정의 압력 및 온도 조건을 제공하도록 사용되는 기계적 부스터(mechanical booster; 20)와, 진공 챔버(10)에서 승화되어 상기 기계적 부스터(20)를 통과한 수증기를 응축하기 위한 응축기(30)와, 상기 응축기(30)에서 응축되지 않는 공기 등과 같은 가스를 대기로 추기 또는 배출시키기 위한 진공 펌프(40)와, 상기 응축기(30)에서 응축된 물을 배출하기 위한 펌프(50) 등의 배출 수단을 포함하고 있다. 또한, 상기 응축기(30)에 유입되는 수증기의 온도가 41.4℃ 정도이므로 20℃ 정도의 상온의 물을 이용하여 상기 수증기를 응축할 수 있다.The vacuum freeze drying system 100 according to the present invention includes a vacuum chamber 10 having a plurality of plates 14 capable of storing a material 12 to be dried and heating it to an appropriate temperature, and the vacuum chamber 10. A mechanical booster 20 used to provide predetermined pressure and temperature conditions to the condenser, a condenser 30 for condensing water vapor sublimed in the vacuum chamber 10 and passing through the mechanical booster 20; Discharge means such as a vacuum pump 40 for adding or discharging gas, such as air that is not condensed in the condenser 30, to the atmosphere, and a pump 50 for discharging water condensed in the condenser 30, etc. It is included. In addition, since the temperature of the water vapor flowing into the condenser 30 is about 41.4 ° C., the water vapor may be condensed using water at room temperature of about 20 ° C.

따라서, 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템을 사용함으로써, 냉동기의 사용에 의해 발생된 제반 문제점, 즉 냉동기의 성능 계수의 저하, 응축기 내부 결빙에 의한 성능 저하 등의 단점을 용이하게 극복할 수 있다.Therefore, by using the vacuum freeze-drying system according to the present invention, it is possible to easily overcome the problems caused by the use of the refrigerator, that is, the decrease in the coefficient of performance of the freezer, the performance deterioration due to freezing inside the condenser.

Description

냉동기가 필요없는 진공 동결 건조 시스템 {Refrigerator-free Freeze-drying System}Vacuum freeze drying system that does not require a freezer {Refrigerator-free Freeze-drying System}

본 발명은 일반 기계 분야 및 식품 산업 분야에서 사용되는 진공 동결 건조 시스템에 관한 것으로, 특히 건조하고자 하는 재료를 수납하는 챔버 내의 상태를 물의 삼중점 이하의 상태로 유지하고 상기 재료에 함유된 수분을 승화 작용에 의해 제거하여 상기 재료를 건조시키는 진공 동결 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum freeze drying system used in the general machinery field and the food industry, in particular, maintaining the state in a chamber for storing a material to be dried below a triple point of water and sublimating water contained in the material. And a vacuum freezing system for drying by removing the material.

도1에 도시된 종래의 진공 동결 건조 시스템은 통상 건조 대상물 또는 재료(6)를 수납하는 진공 챔버(1)와, 상기 재료(6)로부터 발생된 수증기를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 수증기를 응축시키기 위해 냉열 에너지를 발생시켜 상기 응축기(2)에 제공하는 냉동기(3)와, 응축된 물을 배출하기 위한 펌프(4)와, 상기 진공 챔버(1)를 진공 상태로 유지하고 응축되지 않는 가스를 추기 또는 배출시키는 진공 펌프(5)로 구성된다.The conventional vacuum freeze-drying system shown in FIG. 1 generally includes a vacuum chamber 1 containing a drying object or material 6, a condenser 2 for condensing water vapor generated from the material 6, and the water vapor. To cool the condenser 2 to generate condenser 2 and to provide the condenser 2, a pump 4 for discharging condensed water, and the vacuum chamber 1 to be kept in a vacuum state and not condensed. It consists of a vacuum pump 5 for adding or discharging gas which does not.

상기 응축기(2)로 유입되는 수증기는 물의 삼중점 온도와 비슷한 0℃ 정도가 되므로, 이를 응축시키기 위해서 상기 응축기의 온도를 대략 -50℃ 정도의 저온으로 유지하여야 하므로, 결국 종래의 동결 건조 시스템에서는 냉동기(3)가 필수 구성 요소로서 반드시 필요하게 된다.Since the water vapor flowing into the condenser 2 is about 0 ° C., which is similar to the triple point temperature of water, the condenser must be kept at a low temperature of about −50 ° C. in order to condense it. (3) is necessary as an essential component.

냉동기(3)를 사용하는 경우, 응축기(2) 외벽에는 건조 대상 재료(6)로부터 유입된 수증기가 응축 및 결빙되어 얼음 층을 형성하게 되므로, 상기 응축기와 수증기와의 열전달을 방해하는 일종의 단열 층을 형성하게 되어, 응축기의 열전달 효율이 현저히 저하하게 된다. 이러한 응축기 외벽에 결빙된 얼음 층을 녹이기 위해 응축기에 열을 가하려면, 열을 가하는 동안은 동결 건조 과정이 정지되어야 한다. 이로 인해, 상기 진공 챔버(1) 내의 압력이 삼중점 압력 이상이 되어 냉동 건조 대상 재료(6)가 승화되는 대신 융해됨으로써 상기 재료의 신선도가 손상을 받게 된다. 더욱이, 응축기(2)의 온도를 -50℃ 정도로 유지할 수 있는 저온의 냉열을 생성하려는 경우에는 상기 냉동기(3)의 성능 계수는 현저히 낮아지게 되므로 전체 시스템의 소비 에너지가 상당히 증가하게 되어 운전 비용이 상승하게 된다. 또한, 진공 챔버(1) 내에서 승화된 수증기가 응축기(2) 내에서 완전히 응축되지 못하고 그 일부가 진공 펌프(5)로 유입될 가능성이 높아져서 상기 진공 펌프의 성능이 시간에 따라 저하될 우려가 있게 된다.In the case of using the refrigerator 3, the outer wall of the condenser 2 condenses and freezes water vapor flowing from the material to be dried 6 to form an ice layer, and thus a kind of thermal insulation layer that prevents heat transfer between the condenser and the water vapor. As a result, the heat transfer efficiency of the condenser is significantly reduced. In order to heat the condenser to melt the ice layer frozen on the outer wall of this condenser, the freeze drying process must be stopped during the heat. As a result, the pressure in the vacuum chamber 1 becomes higher than the triple point pressure, and the freeze-drying material 6 is melted instead of sublimed, thereby causing damage to the freshness of the material. Furthermore, in the case of producing low temperature cold heat which can maintain the temperature of the condenser 2 at about -50 ° C, the coefficient of performance of the refrigerator 3 is significantly lowered, so that the energy consumption of the whole system is considerably increased and the operating cost is increased. Will rise. In addition, there is a possibility that the sublimed water vapor in the vacuum chamber 1 may not be completely condensed in the condenser 2 and a part of the water may flow into the vacuum pump 5, thereby degrading the performance of the vacuum pump over time. Will be.

한편, 진공 펌프 대신에 증기 이젝터(ejector)를 사용하여 불응축 가스 및 응축되지 않은 수증기를 배출하는 방법이 시도될 수도 있으나, 증기 이젝터는 압축비가 그다지 높지 않으므로 냉동기(3)의 사용이 필수적이다.On the other hand, a method of discharging the non-condensable gas and the uncondensed water vapor by using a steam ejector (ejector) instead of a vacuum pump may be attempted, but the use of the freezer (3) is essential because the steam ejector is not very high compression ratio.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같이 냉동기를 필수 구성 요소로 하는 종래 기술에 의한 진공 동결 건조 시스템의 많은 단점들, 즉 (1) -50℃ 정도의 저온 냉열을 생성하기 위해 사용되는 냉동기의 성능 계수의 저하, (2) 응축기 외벽에 결빙된 얼음 층에 의한 응축기의 열전달 효율 저하, (3) 상기 얼음 층을 녹이기 위한 가열에 기인한 건조 대상물의 손상, 및 (4) 응축되지 않은 수증기의 진공 펌프 내로의 유입에 의한 진공 펌프의 성능 저하와 같은 다수의 단점을 극복한 개량된 진공 동결 건조 시스템을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention provides a number of disadvantages of the vacuum freeze drying system according to the prior art, in which the refrigerator is an essential component as described above, namely (1) the coefficient of performance of the refrigerator used to generate low temperature cold heat on the order of -50 ° C. (2) deterioration of the heat transfer efficiency of the condenser by the ice layer frozen on the outer wall of the condenser, (3) damage of the drying object due to heating for melting the ice layer, and (4) vacuum pump of uncondensed water vapor. It is an object of the present invention to provide an improved vacuum freeze drying system that overcomes a number of shortcomings such as deterioration of the vacuum pump due to inflow into it.

본 발명에 의한 개량된 진공 동결 건조 시스템은 종래 기술에 의한 건조 시스템의 많은 단점이 필수 구성 요소인 냉동기에서 비롯된 것임을 착안하여 상기 냉동기 대신에 기계적 부스터를 사용하는 것을 그 주요 특징으로 한다.The improved vacuum freeze drying system according to the present invention is characterized by the use of a mechanical booster in place of the freezer, taking into account that many disadvantages of the prior art drying system originate from the freezer, which is an essential component.

이하, 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템을 개략적으로 도시한 도2를 참조하여 본 발명의 기술적 구성 및 작용에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figure 2 schematically showing a vacuum freeze drying system according to the present invention will be described in detail the technical configuration and operation of the present invention.

도1은 종래 기술에 의한 표준 진공 동결 건조 시스템의 개략도.1 is a schematic diagram of a standard vacuum freeze drying system according to the prior art.

도2는 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템의 개략도.2 is a schematic diagram of a vacuum freeze drying system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 진공 챔버10: vacuum chamber

12 : 건조 대상 재료12: material to be dried

20 : 기계적 부스터20: mechanical booster

30 : 응축기30: condenser

40 : 진공 펌프40: vacuum pump

도2를 참조하면, 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템(100)은 건조 대상 재료(12) 및 다수의 가열 수단, 예컨대 가열 가능한 재료 수납판(14)을 갖는 진공 챔버(10)와, 상기 진공 챔버(10)에 물의 삼중점 상태 이하의 조건과 유사한 상태로 감압할 뿐만 아니라 상기 챔버(10)로부터 배출된 수증기를 상당한 압축비로 가압하여 응축기(30)로 송출하도록 사용되는 기계적 부스터(20)와, 기게적 부스터(20)로부터 압축된 수증기를 응축하기 위한 응축기(30)와, 상기 진공 챔버(10)를 감압하고 또한 상기 응축기(30)에서 응축되지 않는 가스, 즉 공기 등을 대기로 추기 또는 배출시키기 위한 진공 펌프(40)와, 상기 응축기(30)에서 응축된 물을 배출하기 위한 펌프(50)와 같은 배출 수단을 포함하고 있다.2, the vacuum freeze drying system 100 according to the present invention comprises a vacuum chamber 10 having a material to be dried 12 and a plurality of heating means, for example, a heatable material receiving plate 14, and the vacuum. A mechanical booster 20 which is used not only to depressurize the chamber 10 to a condition similar to that below the triple point state of water, but also pressurize the water vapor discharged from the chamber 10 to a condenser 30 by pressurizing it at a significant compression ratio, The condenser 30 for condensing the compressed water vapor from the mechanical booster 20 and the vacuum chamber 10 is depressurized and gas or air that is not condensed in the condenser 30 is added or discharged to the atmosphere. Vacuum pump 40 for discharging water and pump 50 for discharging water condensed in the condenser 30.

상기 진공 챔버(10)는 그 내부에 건조 대상 재료(12)를 수납하기 위한 다수의 판(14)을 구비하고 있으며, 상기 판(14)은 건조 시스템(100)의 작동시 소정의 온도로 가열되는 가열 판의 기능을 한다. 또한, 진공 챔버(10)는 기계적 부스터(20)를 경유하여 응축기(30)와 유체 연통된다.The vacuum chamber 10 has a plurality of plates 14 for storing the material 12 to be dried therein, the plates 14 being heated to a predetermined temperature during operation of the drying system 100. Serves as a heating plate. In addition, the vacuum chamber 10 is in fluid communication with the condenser 30 via a mechanical booster 20.

상기 부스터(20)는 모터(22)를 이용하여 진공 챔버(10)를 진공화, 즉 감압하는 데에 사용되며, 또한 진공 챔버(10)로부터 발생된 수증기를 가압하여 상기 응축기(30)로 송출하는 기능을 한다. 상기 부스터(20)는 증기 이젝터보다 높은 압축비를 달성할 수 있으므로, 부스터(20)로 유입된 수증기의 압력을 종래 기술에 의한 건조 시스템과는 달리 소정의 압력 조건으로 가압(단열 압축)하여 응축기(30)로 송출할 수 있다. 즉, 냉동기를 이용하는 종래 기술에 의한 건조 시스템에서는 응축기로 유입되는 수증기는 4.58 Torr의 압력과 0.01℃의 온도를 갖는 상태인데 반하여, 본 발명에 의한 건조 시스템에서는 기계적 부스터를 이용함으로써 60 Torr의 압력으로 상승하게 되며 이때 수증기의 포화 온도는 41.4℃가 된다. 따라서, 41.4℃ 정도의 수증기를 응축하기 위해서는 상온, 즉 20℃ 정도의 통상의 물을 이용하여도 용이하게 상기 수증기를 응축할 수 있으므로, 종래 기술과 같이 냉동기에 의해 발생되는 -50℃ 정도의 저온 냉열을 이용하여 수증기를 응축시킬 필요가 없게 된다.The booster 20 is used to evacuate, ie, depressurize, the vacuum chamber 10 using the motor 22, and pressurize the water vapor generated from the vacuum chamber 10 to be discharged to the condenser 30. Function. Since the booster 20 may achieve a higher compression ratio than the vapor ejector, the pressure of the water vapor introduced into the booster 20 is pressurized (insulated compression) under a predetermined pressure condition unlike a drying system according to the related art. 30) can be sent out. That is, in the drying system according to the prior art using a refrigerator, water vapor flowing into the condenser has a pressure of 4.58 Torr and a temperature of 0.01 ° C., whereas in the drying system according to the present invention, the pressure is 60 Torr by using a mechanical booster. In this case, the saturation temperature of the water vapor is 41.4 ° C. Therefore, in order to condense the water vapor of about 41.4 ° C., since the water vapor can be easily condensed even at room temperature, that is, ordinary water of about 20 ° C., the low temperature of about −50 ° C. generated by the freezer as in the prior art. It is not necessary to condense the water vapor using cold heat.

더욱이, 냉동기를 이용하는 대신에 기계적 부스터(20)를 이용하게 되면, 종래 기술에 의한 진공 동결 건조 시스템의 응축기의 외벽에 결빙된 얼음 층이 생성되지 않으므로, 간헐적으로 응축기의 외벽에 형성된 얼음 층을 녹이기 위한 추가 가열 작업을 필요로 하지 않게 된다. 따라서, 지속적으로 응축기를 작동시킬 수 있게 된다. 또한, 응축기를 가열함으로써 생길 수도 있는 건조 대상 재료(12)의 열화 현상을 추가로 방지할 수 있다.Moreover, using the mechanical booster 20 instead of using a freezer does not produce ice layers frozen on the outer wall of the condenser of the vacuum freeze drying system according to the prior art, thus intermittently melting the ice layer formed on the outer wall of the condenser. No additional heating work is required. Thus, it is possible to continuously operate the condenser. In addition, the deterioration phenomenon of the material 12 to be dried, which may be generated by heating the condenser, can be further prevented.

전술한 바와 같이, 상기 기계적 부스터(20)는 건조 대상 재료(12)로부터 발생된 수증기를 진공 챔버(10)로부터 배기시킴으로써 상기 챔버(10)를 예컨대 4.58 Torr 이하의 진공 상태로 유지시키는 기능과, 20℃ 정도의 상온의 물을 이용하여서도 응축기(30)로 유입된 상기 수증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(30)로 유입되는 수증기를 소정의 상태로 가압하여 상기 응축기(30)로 송출하는 기능을 동시에 수행하여야 한다. 다시 말하면, 진공 챔버(10)로부터 배기된 수증기는 4.58 Torr(0.01℃)의 상태이므로, 20℃ 정도의 상온의 물을 이용하여 상기 수증기를 응축하기 위해서는, 상기 수증기가 최소 17.5 Torr(이때의 포화 온도는 20℃) 이상의 상태로 응축기에 유입되어야 한다. 따라서, 상기 부스터(20)는 압축비가 적어도 5 이상이 되어야 하므로 23 Torr(포화 온도 24.4℃) 이상으로 상기 수증기를 압축할 수 있어야 한다. 응축기(30)에서 냉각수로 사용되는 물의 온도는 반드시 20℃일 필요는 없고, 상기 부스터(20)로부터 유입되는 수증기를 응축시킬 수 있는 임의의 온도의 물을 사용할 수 있다.As described above, the mechanical booster 20 has a function of maintaining the chamber 10 in a vacuum state of, for example, 4.58 Torr or less by exhausting water vapor generated from the material to be dried 12 from the vacuum chamber 10, Pressurizes the water vapor flowing into the condenser 30 in a predetermined state so as to condense the water vapor introduced into the condenser 30 even using water of about 20 ° C., and sends the water to the condenser 30. It must be done at the same time. In other words, since the water vapor exhausted from the vacuum chamber 10 is 4.58 Torr (0.01 ° C), in order to condense the water vapor using water at a room temperature of about 20 ° C, the water vapor is at least 17.5 Torr (at this time saturation). The temperature should be introduced into the condenser above 20 ° C). Therefore, the booster 20 should be able to compress the water vapor to 23 Torr (saturation temperature 24.4 ℃) or more because the compression ratio should be at least 5 or more. The temperature of the water used as the cooling water in the condenser 30 does not necessarily need to be 20 ° C., and water of any temperature capable of condensing the water vapor introduced from the booster 20 may be used.

본원 발명에는, 예컨대 10 마력 및 3 마력의 모터로 구동되는 미국의 투트힐사(Tuthill Corp.)의 모델 5511 및 3210에 해당하는 2개의 부스터를 사용할 수 있다. 이들을 직렬 연결하여 사용하면 20 정도의 압축비를 달성할 수 있다. 5511 모델의 부스터는 압축비가 5 정도로서 상기 수증기를 3 Torr에서 15 Torr의 압력으로 가압할 수 있고, 3210 모델의 부스터는 압축비가 4로서 연속적으로 상기 수증기의 압력을 15 Torr에서 60 Torr로 가압할 수 있다. 도2에는 기계적 부스터 및 관련 펌프를 하나씩 도시하였으나, 필요에 따라 다수의 부스터를 연결하여 사용할 수도 있다.In the present invention, for example, two boosters corresponding to the models 5511 and 3210 of Tuthill Corp., USA, which are driven by 10 horsepower and 3 horsepower motors, can be used. By using them in series, a compression ratio of about 20 can be achieved. The booster of the 5511 model has a compression ratio of about 5 and can pressurize the steam at a pressure of 3 Torr to 15 Torr, and the booster of the 3210 model can pressurize the steam pressure from 15 Torr to 60 Torr continuously with a compression ratio of 4 have. 2 illustrates a mechanical booster and a related pump one by one, but a plurality of boosters may be connected and used as necessary.

한편, 응축기(30)는 응축된 물을 배출시키기 위한 펌프(50)와 응축되지 않는 가스를 대기로 배출 또는 추기하기 위한 진공 펌프(40)에 연결되어 있다. 상기 진공 펌프(40)는 본 건조 시스템(100)의 최초 작동시에 진공 챔버(10)의 압력을 20 Torr 정도로 진공화하는 데에 사용한다. 한편, 본 시스템이 정상 작동된 후에는 진공 챔버(10)의 진공을 유지하기 위해서 상기 부스터(20)가 진공 챔버(10) 내의 수증기를 배기시킴으로써 4.58 Torr의 압력 이하의 진공으로 유지하게 되므로, 진공 펌프(40)는 작동시킬 필요가 없다. 그러나, 동결 건조 대상 재료(12)로부터 발생되는 공기 등과 같은 불응축 가스가 응축기 내에 축적되는 것을 방지하기 위해 간헐적으로 진공 펌프(40)를 작동시킬 필요는 있다. 따라서, 상기 진공 펌프(40)는 응축기(30)로부터 불응축 가스의 단순 추기 또는 배출 기능만을 수행하므로 유입 수증기로 인한 진공 펌프의 성능 저하와 같은 문제점을 용이하게 극복할 수 있다.On the other hand, the condenser 30 is connected to a pump 50 for discharging condensed water and a vacuum pump 40 for discharging or bleeding non-condensed gas into the atmosphere. The vacuum pump 40 is used to vacuum the pressure of the vacuum chamber 10 to about 20 Torr during the initial operation of the present drying system 100. On the other hand, after the system is in normal operation, in order to maintain the vacuum in the vacuum chamber 10, the booster 20 maintains the vacuum below the pressure of 4.58 Torr by evacuating water vapor in the vacuum chamber 10, so that the vacuum The pump 40 does not need to be operated. However, it is necessary to operate the vacuum pump 40 intermittently to prevent accumulation of non-condensable gases such as air generated from the freeze-drying material 12 and the like in the condenser. Therefore, since the vacuum pump 40 performs only a simple bleed or discharge function of the non-condensable gas from the condenser 30, problems such as deterioration of the performance of the vacuum pump due to inlet water vapor can be easily overcome.

펌프(50)는 응축기(30)에서 응축된 물을 배출하는 데에 사용되며, 드레인 밸브(drain valve)와 같은 통상의 수단으로 대체될 수도 있다.The pump 50 is used to drain condensed water from the condenser 30 and may be replaced by conventional means such as a drain valve.

이제, 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템의 작동 방법 및 원리에 대해 상세히 설명한다.Now, the operation method and principle of the vacuum freeze drying system according to the present invention will be described in detail.

먼저, 진공 펌프(40)를 이용하여 건조 대상 재료(12)가 수납된 진공 챔버(10)를 대략 20 Torr의 압력으로 진공을 유지한 후, 부스터(20)를 이용하여 상기 챔버를 물의 삼중점 압력에 해당되는 상태(예컨대, 4.58 Torr의 압력과 0.01℃의 온도)로 진공화한다. 이어서, 상기 챔버(10) 내의 가열 판(14)을 적절한 온도로 가열하여 건조 대상 재료(12) 내에 함유된 수분을 수증기로 직접 승화시킨다. 전술한 바와 같이, 상기 승화된 수증기는 기계적 부스터(20)에 의해 60 Torr의 압력으로 압축되고, 따라서 상기 수증기는 60 Torr 압력에 대한 포화 온도 41.4℃로 유지된다. 이어서, 상기 수증기는 응축기(30)로 유입된다.First, a vacuum pump 40 is used to maintain a vacuum in the vacuum chamber 10 containing the material to be dried 12 at a pressure of approximately 20 Torr, and then the booster 20 is used to maintain the triple pressure of water in the chamber. Vacuum to a state corresponding to (e.g., 4.58 Torr pressure and 0.01 ° C temperature). Subsequently, the heating plate 14 in the chamber 10 is heated to an appropriate temperature to directly sublimate moisture contained in the material to be dried 12 with water vapor. As mentioned above, the sublimed water vapor is compressed by a mechanical booster 20 to a pressure of 60 Torr, so that the water vapor is maintained at a saturation temperature of 41.4 ° C. for 60 Torr pressure. The water vapor then flows into the condenser 30.

상기 수증기가 41.4℃의 온도로 응축기(30)에 유입되므로, 20℃ 정도의 상온의 물을 이용하여 상기 수증기를 응축한다. 건조 대상 재료(12)로부터 승화된 수증기가 응축되어 생성된 물은 펌프(50)를 통해 외부로 배출시키고, 응축되지 않고 응축기(30) 내에 잔류하는 가스는 진공 펌프(40)에 의해 대기로 배출 또는 추기시킨다. 전술한 바와 같이, 상기 진공 펌프(40)는 본 시스템(100)의 최초 작동시에 대략 20 Torr 정도의 압력으로 진공 챔버(10)를 초기 진공화하는 데에만 이용된다. 이후, 진공 챔버(10)를 4.58 Torr의 압력으로 유지하는 것은 기계적 부스터(20)이며, 진공 펌프(40)는 단지 응축기(30) 내에 축적되는 불응축 가스를 제거하기 위해 간헐적으로만 사용되므로 응축기(30)로부터 응축되지 않은 수증기가 진공 펌프(40)로 유입되는 종래 기술과 같은 진공 펌프(40)의 성능 저하 가능성이 없다.Since the water vapor flows into the condenser 30 at a temperature of 41.4 ° C., the water vapor is condensed using water at room temperature of about 20 ° C. Water generated by condensation of water vapor sublimed from the material to be dried 12 is discharged to the outside through the pump 50, and gas remaining in the condenser 30 without being condensed is discharged to the atmosphere by the vacuum pump 40. Or additionally. As described above, the vacuum pump 40 is only used to initially evacuate the vacuum chamber 10 to a pressure of approximately 20 Torr during the initial operation of the system 100. Thereafter, maintaining the vacuum chamber 10 at a pressure of 4.58 Torr is the mechanical booster 20, and the vacuum pump 40 is only used intermittently to remove the non-condensable gas that accumulates in the condenser 30. There is no possibility of deterioration of the performance of the vacuum pump 40 as in the prior art, in which water vapor which is not condensed from the 30 is introduced into the vacuum pump 40.

전술한 바와 같이, 냉동기를 이용하는 대신에 부스터를 이용하는 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템은 종래 기술에 의한 시스템의 냉동기가 응축기에 제공해야 하는 -50℃ 정도의 저온 냉열을 얻기 위한 에너지를 필요로 하지 않게 되므로, 그 에너지 비용이 현저히 감소된다. 또한, 응축기의 외벽에 결빙된 얼음 층이 형성되지 않으므로, 지속적인 시스템의 작동이 가능할 뿐만 아니라 응축기 표면 가열에 의해 발생될 수 있는 건조 대상 재료의 열화 현상을 방지하여 상기 재료의 미세 품질 및 장기간 저장이 가능하게 된다. 이는 산업적 측면에서 농산물 등의 가격 안정에도 기여할 수 있다.As mentioned above, the vacuum freeze drying system according to the present invention using a booster instead of using a freezer does not require energy to obtain low temperature cold heat, such as -50 ° C, which the freezer of the prior art system must provide to the condenser. As a result, the energy cost is significantly reduced. In addition, no ice layer is formed on the outer wall of the condenser, which not only enables continuous system operation but also prevents deterioration of the material to be dried, which may be caused by heating the condenser surface, thereby preventing fine quality and long-term storage of the material. It becomes possible. This can also contribute to price stabilization of agricultural products in industrial terms.

한편, 본 발명에 의한 진공 동결 건조 시스템은 식품류의 건조뿐만 아니라 약품, 미생물 및 과일 등과 같은 다양한 재료의 건조 및 저장에 사용될 수 있다.Meanwhile, the vacuum freeze drying system according to the present invention can be used for drying and storing various materials such as drugs, microorganisms and fruits as well as drying foods.

Claims (3)

건조 대상 재료를 건조시키기 위한 진공 건조 동결 시스템에 있어서,A vacuum dry freezing system for drying a material to be dried, 건조 대상 재료(12)를 수납하고 이를 소정의 온도로 가열하는 가열 수단(14)을 구비한 진공 챔버(10)와,A vacuum chamber 10 having a heating means 14 for storing the material to be dried 12 and heating it to a predetermined temperature; 응축기(30)와,With the condenser 30, 상기 진공 챔버(10)와 상기 응축기(30)의 사이에 구비되고, 상기 진공 챔버(10)를 소정의 제1 압력 및 제1 온도로 유지하도록 작동되며, 건조 대상 재료(12)로부터 승화된 수증기를 소정의 제2 압력 및 제2 온도로 변화시킨 후 이를 상기 응축기(30)로 공급하는 기계적 부스터(20)와,It is provided between the vacuum chamber 10 and the condenser 30, is operated to maintain the vacuum chamber 10 at a predetermined first pressure and a first temperature, sublimated water vapor from the material to be dried 12 A mechanical booster 20 for changing the to a predetermined second pressure and a second temperature and then supplying it to the condenser 30, 상기 진공 챔버(10) 및 상기 응축기(30)와 유체가 통할 수 있도록 연결되어 있고, 상기 건조 시스템의 최초 작동시에 상기 진공 챔버(10) 내의 압력을 소정 압력 이하로 진공화하도록 작동하고 이후로는 상기 응축기(30) 내에서 응축되지 않는 가스를 대기로 배출하는 기능을 수행하는 진공 펌프(40)와,Is in fluid communication with the vacuum chamber 10 and the condenser 30, and operates to evacuate the pressure in the vacuum chamber 10 below a predetermined pressure upon initial operation of the drying system. And the vacuum pump 40 to perform the function of discharging the gas that is not condensed in the condenser 30 to the atmosphere, 상기 수증기가 응축되어 형성된 물을 외부로 배출하기 위한 수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 동결 건조 시스템.And a means (50) for discharging the water formed by condensation of the water vapor to the outside. 제1항에 있어서, 상기 응축기(30)는 20℃의 상온의 물을 냉각수로 하는 응축기인 것을 특징으로 하는 진공 동결 건조 시스템.The vacuum freeze drying system according to claim 1, wherein the condenser (30) is a condenser having water at room temperature of 20 ° C as cooling water. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 압력은 4.58 Torr이고, 상기 제2 압력은 60 Torr이고, 상기 제1 온도는 0.01℃이고, 상기 제2 온도는 41.4℃인 것을 특징으로 하는 진공 동결 건조 시스템.The vacuum as claimed in claim 1, wherein the first pressure is 4.58 Torr, the second pressure is 60 Torr, the first temperature is 0.01 ° C., and the second temperature is 41.4 ° C. 4. Freeze drying system.
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