KR100338324B1 - 분쇄된고형물로부터가용성물질을추출하는방법및그장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분쇄된 고형물에 포함된 소립자와 미립자가 액체로 처리되어 그안에 가용성 고형물이 추출되는 약 0.095인치 보다 적은 직경의 밀리-크기 구멍을 구비한 밀리-스크린(18)을 사용하는 장치와 공정에 관한 것으로, 상기한 밀리-스크린 구멍은 특별한 디자인의 와이퍼(61)를 구비한 액체의 통과 및/또는 액체부로부터 역분출 및/또는 분쇄된 고형물의 밀리-스크린 통과 매트릭스의 회전을 위해 개방된 상태가 유지되고 상기 분쇄된 고형물 자체가 스크린 세척기로 작용하게 되는데, 본 발명은 소립자와 미립자를 함유한 분쇄된 고형물로부터 가용성 고형물을 추출하는 배치 또는 연속적인 살포기에 사용된다.
Description
[발명의 배경]
본 발명은 용해성 액체물질을 분쇄된 고형물 물질로부터 추출하는 장치와 방법에 관한 것으로, 특히 추출공정중에 소립자와 미립자를 조절하는 장치와 방법에 관한 것이다.
일반적으로 한 방향으로 탱크를 통과하여 추출될 분쇄된 고형물을 이송하고 반대방향으로 통상 물같은 액체를 분쇄된 고형물을 통해 흐르게 하는 역류 액체-고형물추출 시스템(countercurrent liquid-solids extraction system) 채용한 추출기가 공지되어 있는데, 액체와 고형물이 반대방향으로 이동됨에 따라 접촉되는 중에 용해 가능한 물체들이 삼투성과 여과전달에 의해 고형물로부터 추출되고, 농축된 추출액체와 함께 빠져 나온다.
여기서 상기한 역류추출기를 수행하는 장치들은 몇몇 상이한 형태로 되어 있는데, 회전시에 교대로 채워지고 비워지는 동일한 일련의 셀인 로버트배터리 (Robert battery)형태가 있고, 브류니세-올센등의 미국특허 3,885,311호와 실버의 3,573,892호 에서와 같은 경사진 추출기형태나 샤퍼등의 미국특허 3,142,589호에 도시된 바와 같은 수직 타워추출기 및 알.티(R.T.) 추출기같은 수평추출기 형태가 가능하다.
그리고 수직과 수평추출기같은 경우에 상기한 추출기들은 온수로 처리함으로써 동물재 또는 식물재의 추출을 위해 수화장치(hydrator, 水化裝置)가 선행하게 되고, 온수가 셀을 파괴하게 되어 추출액체에 의해 셀벽을 통해 상기 셀점막이 가용성 물체의 삼투압 전달이 가능해진다.
또한 수화장치와 연속적인 추출기는 분쇄된 고형물을 조절하기 위해 다양한 위치에 스크린을 사용하는데, 이 스크린은 액체가 이를 관통하도록 하면서 추출기를 통해 고형물을 이송 또는 밀어내게 된다. 그리고 스크린에 대해 가해지는 유압으로 인해 특히 고형물의 매트(mat) 또는 매트릭스(matrix)를 구비할 때 수평과 경사진 추출기의 경우에서와 같이 고형물을 이송해야 하는 요구로 인해 상기한 스크린은 사용중에 구조적인 완전성이 유지되어야 하므로 판으로 형성된다.
이제까지 더 크게 분쇄된 고형물입자가 함유된 소립자나 미립자가 문제가 되어 왔는데, 통상 상기한 판내에 파여지거나 주조된 가장 적은 구멍은 1/8인치의 직경을 가지며, 소립자와 미립자가 통과하기에 충분한 크기를 갖게 되는 바, 예컨대 상기한 장치에서 액체에서 고형물을 분리하는 스크린은 통상 9/32인치를 가로질러 소립자와 미립자가 용이하게 통과할 수 있는 크기로 펀치되거나 드릴된 홀을 구비한 1/8인치 내지 1/4인치 정도의 두께로 되어 소립자나 미립자를 효과적으로 통제할 수 없었다. 마찬가지로 수직과 수평 또는 경사진 추출기내에 한쪽선단으로부터 다른 선단까지 고형물을 이송하는 스크롤(scroll)층은 1/4인치 내지 1/2인치정도를 가로지는 홀을 구비한 1/4인치 내지 1/2인치 정도의 판으로 제조되고, 상기한 크기의 홀들은 용이하게 적은 소립자나 미립자를 통과하여 상기한 소립자나 미립자가 효과적으로 통제되지 못하였으며, 타워추출기에서 스크롤층은 일반적으로 홀이 전혀 구비되지 않고 협소부만이 구비되게 되는데, 이와 같이 홀을 구비하였거나 구비않은 스크롤층은 소립자나 미립자의 대다수를 효과적으로 통제하지 못하였다.
여기서 상기한 분리 스크린내에 홀 또는 슬롯은 분쇄된 고형물로 막히지 않을 정도로 충분히 크게 되어 있다. 따라서 홀의 깊이는 슬롯의 폭과 홀의 직경에 비해 다소 작아서 거의 동일한 직경 또는 폭을 갖는 입자들이 홀 또는 슬롯에 잡히지 않으며, 분리 스크린을 통과하는 추출액체의 흐름을 차폐하지 않게 된다. 뿐만 아니라 코세트(cossettes)라고 하는 슬라이스된 사탕무우우로부터 슈가를 추출하는 연속적인 추출기인 경우에서와 같이 상기한 홀들은 코세트의 단면적보다 커서 종방향으로 홀을 통과하기 시작한 코세트가 홀내에 걸려 추출액체의 통로로 홀을 차폐하지 않게 되므로, 상기한 추출기 분리스크린내의 홀들은 통상 그 직경이 1/4인치보다 크고, 슬롯은 1/4인치보다는 약간 협소하지만 슬롯의 길이를 따라 놓이는 코세트로 마개가 덮여서 추출액체통로를 차폐할 수 있게 된다.
또한 종래의 사탕무우우로부터 수크로오스을 추출하는 연속적인 추출기는 연속적인 추출기의 쥬스수용부와 작동 추출부 사이에 분리 스크린상에만 스크린와이퍼를 사용하였고, 경사지거나 수평 또는 타워추출기는 분리스크린을 사용하지 않았다. 한편 스크린 와이퍼는 황동 또는 미카타(micarta) 재료로 제조되는데 예리한 선단은 스크린의 홀(1인치의 9/32 또는 그 이상의) 또는 스크린의 슬롯(1인치의 1/8 또는 그 이상)으로 부분적으로 유입된 코세트를 파내거나 들어올리도록 되어 있다. 상기한 홀내에 다른 물질이 끼이게 되는 성향을 띠게 되고 스크린와이퍼의 예리하게 절단된 모서리가 종종 떨어져나가거나, 마모 및, 둥글려져 코세트가 홀에 엉겨붙어 추출액체에 추가적인 막힘이 초래된다.
따라서 종래에는 연속적인 추출기와 일단의 살포기들조차도 소립자나 미립자를 함유한 물질처리에 효과적이지 못하였는데, 특히 수직과 경사진 추출기내에 스크롤컨베이어들은 역류장치내에 물에 역류하도록 소립자와 미립자를 밀어내는 데 적합하지 못하였다. 이러한 소립자와 미립자를 통제하는 데 있어서 비효율성은 몇몇 경우에 소립자와 미립자를 포획하는 화이바와 큰 입자의 매트 또는 매트릭스의 형성에 의해 부분적으로 상쇄되어 미립자와 소립자가 분리스크린과 스크롤 층의 홀을 통해 관통할 수 있다 할지라도 어느 정도는 포획되고 이송될 수 있으며, 지나치게 많은 양의 미세입자가 존재하지는 않게 된다. 이러한 이유로 추출된 물질의 조합물이 예컨대 추출된 고형물의 5중량%보다 적은 최소치의 소립자와 미립자를 유지하게 된다.
그리고 소립자와 미립자가 추출액체와 함께 이송되는 것을 방지할 수 없게 되면, 일단의 추출기와 연속적인 추출기의 사용에 제한이 가해지게 되는데, 일단의 추출기와 연속적인 추출기가 사탕무우우와 사탕수수 줄기의 추출산업분야에서 광범위하게 사용되고는 있지만 상기한 추출기들은 다른 물질들은 종래 일단의 추출기나 연속적인 추출기로 적절하게 통제할 수 없는 다량의 미립자나 소립자를 산출하므로 다른 물질에 사용하는 것은 제한 될 수 밖에 없었다.
따라서 분쇄시에 대부분의 고형물질이 종래의 수화장치와 추출기로 통제 불가능한 다량의 소립자와 미립자를 산출하므로, 일단의 추출기 또는 연속적인 추출기 장치로 사탕무우우와 사탕수수 줄기의 추출산업 이외의 분야에 사용하는 것은제한되었다. 그 일례로 꼭두서니뿌리를 추출하기 위해 분쇄하여 준비하는 데 있어서, 약 10중량%의 분쇄된 뿌리가 미립자와 소립자이고, 분쇄시에 다른 산물들은 종래의 추출기에 의해 처리불가능한 소립자와 미립자 및 분말을 생산하게 된다.
[발명의 목적]
이에, 본 발명은 수확장치와 추출기내의 소립자와 미립자들의 조절에 사용되는 공정 및 장치를 제공하기 위한 것으로, 특히 효율이 증가된 추출 또는 수화 공정과 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 소립자와 미립자의 개선된 조절로 수화와 추출의 효율을 증가시키는 데 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 연속적인 추출기 또는 일단의 추출기에서는 수화 및/또는 추출할 수 없었던 식물재와 동물재를 수화 및/또는 추출하는 공정 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적과 장점들은 후술될 설명과 첨부된 도면을 참조로 하여 명백히 알 수 있다.
제 1A 도는 본 발명에 따른 추출기가 수직"타워"추출기내에 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1B 도는 본 발명에 따른 추출기가 수평추출기(소위 "R.T"추출기라고 불리는)내에 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1C 도는 본 발명에 따른 추출기가 한 선단에만 스크린이 구비된 단일-셀배치(cell-batch) 추출기내에 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1D 도는 본 발명에 따른 추출기가 양 선단에 모두 스크린이 구비된 단일-셀배치 추출기내에 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1E 도는 제 1C 도 또는 제 1D 도의 아이템들로 구성된 일련의 셀내에 본 발명에 따른 추출기가 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1F 도는 조정가능한 경사진 원통형 추출기(이후로는 ST추출기)내에 본 발명에 따른 추출장치가 사용된 것을 도시한 개략도,
제 1G 도는 제 1F 도로 도시된 GG부분으로부터 농축 추출액 수용부의 세부개략도,
제 1H 도는 제 1G 도로 도시된 것과 상이한 액체 수용부의 세부개략도,
제 2 도는 경사진 추출기내 본 발명의 따른 장치가 사용된 것을 도시한 개략도,
제 3 도는 본 발명의 수행에 사용되는 경사진 추출기의 개략적 실시예의 사시도,
제 4 도는 제 3 도의 4-4선의 단면도,
제 5 도는 제 3 도의 5-5선의 부분도,
제 6 도는 제 3 도의 6-6선의 부분도,
제 7 도는 제 5 도로 도시된 경사진 추출기내의 고형물 방출부의 확대사시도,
제 8 도는 배수지역이 도시된 제 5 도내의 경사진 추출기의 고형물 방출부의상부면사시도,
제 9 도는 본 발명의 밀리-스크린이 구비된 스크린의 변형실시예가 도시된 확대단편도,
제 10 도는 본 발명의 밀리-스크린이 구비된 스크린의 제 2변형 실시예가 도시된 확대단면도,
제 11 도는 본 발명과 연계되어 선택적으로 사용될 수 있는 수화박판이 구비된 수화장치의 사시도,
제 12 도는 제 11 도의 12-l2선상의 사시도,
제 13 도는 일단의 또는 연속적인 추출기용 스크린와이퍼의 사시도,
제 14 도는 이중 스크린와이퍼와 이중 나선형상이 도시된 경사진 추출기내의 평행한 스크롤들의 평면도,
제 15 도는 각이진 스크린와이퍼 형상이 도시된 제 14도의 15-15선의 단면도,
제 16 도는 전형적인 스크린와이퍼의 세부도이다.
본 발명의 목적에 따라 적절하게 위치된 밀리-스크린은 추출기와 추출공정에서 소립자와 미립자들을 효과적으로 조절할 수 있는데, 전술한 바와 같이, 종래 추출기의 날개부와 스크린내의 구멍은 그 크기가 너무 클 뿐 아니라, 통제작용을 할만큼 충분히 작지 않았다. 그러나 적절하게 위치된 밀리-스크린은 소립자와 미립자들을 효과적으로 조절할 수 있어서 추출효율을 증가시킴과 더블어 종래에는 추출하지 못했던 소립자와 미립자들이 함유된 물질을 추출할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기한 밀리-스크린에는 상류부 측면에 결쳐서 약 0.095 인치보다 작은 크기의 다수개의 분포된 밀리-구멍들이 구비되며, 이들 밀리-인치 크기의 밀리-구멍들은 임의의 적절한 공정에 의해 제조된다. 바람직한 방법에 의해 상기 밀리-구멍들은 금속박판 플레이트 또는 판 예컨대 약 0.002에서 0.060 인치이지만 통상적으로는 0.001에서 0.095 인치의 범위의 두께를 갖는 강철판상에 화학적으로 구멍을 엣칭하는 방법이 사용되어 만들어지는데, 상기한 밀리-스크린의 구멍은 일반적으로 밀리-스크린의 표면적의 적어도 약 l2%를 차지하지만 바람직하기로는 적어도 약 20%를 차지하여, 추출기내의 추출액이 밀리-스크린을 신속히 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 한편 상기 밀리-스크린은 탄성의 박판 또는 구부러질 수 있는 플레이트로 제조되어 필요한 곳에 예를 들어 스크롤컨베이어의 나선형상 날개부로 설비되거나 또는 형성된다. 상기 스크린이 탄성적이라면, 바람직하기로 보다 두꺼운 견고한 플레이트, 그리드(grid), 또는 하부구조(도시되지 않음)에 의해 지지되는데, 예를 들어 제 9 도와 제 10 도에 도시된 견고한 플레이트 스크린 (73)에 의해 지지된다. 물론, 본 발명의 범위내에서 밀리-스크린을 제조하는 다른 기술이 사용될 수 도 있다.
예를 들어 후술될 미국특허 제 3,329,541호; 3,971,682호와 4,124,437호에 본 발명에 사용되는 타입의 밀리-스크린의 제조방법이 기술되어 있다.
이상에서 지적된 바와 같이, 소립자와 미립자들이 조절되어 추출효율이 증가되고, 다량의 소립자와 미립자들이 포함된 물질과 연계하여 사용하면 보다 효과적인 추출이 가능하다. 더불어, 연속적인 추출은 실제적인 문제로 다량의 소립자와 미립자들이 추출액의 흐름에 대한 역류 유동에 효과적으로 이송될 수 없었으므로 종래에 연속적으로 추출될 수 없었던 많은 재료도 사용할 수 있게 된다. 예를 들어 추출공정을 준비함에 있어서 많은 식물재와 동물재를 분쇄하여 가루로 만드는데, 이 공정에서 많은 양의 소립자와 미립자들이 생성되어 종래의 연속적인 추출기내의 종래 스크롤 컨베이어 스크린에 의해 이동되거나 이송될 수 없거나, 또는 살포공정 중에 제어될 수 없었다.
상기한 미립자와 소립자들이란 0.125인치보다 작은 분쇄된 물질을 일컫는데, 대체로 이 미립자들은 5 U.S. 메시(Mesh)스크린을 통과하는 입자들로 간주된다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 살포와 추출은 수직의 "타워"추출기, 수평적 추출기, 경사진 추출기, 셀 배치, 또는 일련의 셀 배치에 의해 수행될 수 있는데, 제 1A도에는 수직의 "타워"추출기내의 본 발명에 따른 추출기의 개략도가 도시된 바, 본 발명은 사탕무우의 추출공정과 함께 제 1A 도와 제 1B 도가 연결되어 설명될 것이나, 사탕무우외의 다른 재료가 사용될 수도 있다, 여기서 비트(beet) 슬라이서 또는 분쇄기(10)는 사탕무우를 "코세트"(cossettes)라고 일컫는 섬유다발로 분쇄하거나 또는 저민다. 지금까지의 종래의 방식에서는 재료를 저미는 공정에서 창출되는 미립자의 양이 최소 즉, 예컨대 코세트의 무게의 3%보다 적게 되도록 하였으나, 본 발명에서는 상기한 바와 같은 미립자의 제한량은 불필요하게 된다; 실제로 증가된 소립자와 미립자의 양은 추출효율을 증가시키게 된다.
상기한 분쇄공정 후에, 코세트는 수화장치(11)로 안내되고, 이 수화장치내에서 상기 코세트는 스크린(22)을 거쳐 도관(14)과 펌프(29)를 통해 추출기(12)로부터의 고온의 추출액에 접해지게 된다. 수화장치에 안내되기에 앞서 추출기내의 액체는 가열기(15)내에서 160℉서 190℉의 온도에 이르도록 가열되고, 상기 도관(14)에 의해 수화장치로 안내되는 고온의 추출액은 코세트내의 사탕무우의 세포를 "죽이고", 사탕무우의 수크로오스(sucrose)가 세포로부터 추출액으로 삼투압에 의해 전이되게 한다. 여기서 사탕무우의 코세트는 도관(16)과 펌프(17)에 의해 수직 "타워"추출기(12)로 전달된 후에, 단시간동안 고온의 액체에 걸친 병류와 역류에 의해 이송되고, 수화장치(11)내의 코세트를 이동시키기 위해 스크롤 컨베이어내의 날개부(28)에 의해 고형물은 유입구(13)로부터 유출부와 도관(16)으로 밀어내고, 바람직하기로 상기 날개부(28)에는 후술될 제 9도와 제 10도에 도시된 바와 같은 밀리-스크린이 구비된다. 상기 밀리-스크린(18)과 지지그리드(33)도 추출액 유출구(24)의 상류부에 구비되며, 와이퍼(들; 61)는 상기 스크린을 세척하도록 설치된 것이다.
상기 수직 타워 추출기에서, 코세트와 추출액의 역류중 코세트와 추출액 사이에서 연속적인 추출작용이 일어난다. 제 1A 도에 도시된 바와 같이 수화장치에서 나온 코세트는 도관(16)과 펌프(17)에 의해 추출기(12)내로 공급되어 고형물과 추출액이 추출기(12)로 이송되고, 한편 추출액은 참조번호 19에서 안내된다.
상기 코세트들은 스크롤 날개부(23)에 의해 수직 추출기 내부에서 이송되고, 액체흐름의 선두 수압에 거슬러 코세트를 밀어내는데 날개부에 고압이 가해지므로, 표준의 타워 확산기내의 종래 날개부에는 구멍이 뚫려져 있지 않았다. 더불어 구멍뚫린 날개부의 구멍이 보다 커진다면, 코세트가 추출기 방출구를 향해 회전하는 날개부의 만곡부 위로 밀려 나아가는 대신에 코세트는 구멍에 틀어 막혀 날개부와 함께 회전하게 된다. 수직 추출기에 효율이 높은 지지그리드(23)가 밀리-스크린(70)으로 덮혀지면, 밀리-스크린 표면의 유연성은 코세트를 상부로 이송시키는 것을 돕는다. 제 10 도는 날개부를 통하여 액체가 직선으로 하향하도록 하는 밀리-스크린의 배치를 도시하고 있다.
제 9도에 도시된 바와 같이, 수직 추출기가 거의 수평 위치가 된 도면이 도시된 바, 여기서 코세트는 밀리-스크린(70)의 표면에 쌓여서 밀리-스크린내의 구멍을 통하는 추출액의 통로를 차단하고 있다. 그러나 수직 추출기내의 지지그리 드(73)와 함께 밀리-스크린이 회전할 때, 전단작용이 밀리-스크린(70)의 표면과 코세트기질 사이에서 일어나는데, 이는 코세트가 밀리-스크린의 표면을 닦아내도록 하고, 구멍에 박힌 코세트와, 미립자 및, 소립자들을 제거하여, 모든 구멍들은 추출액이 밀리-스크린의 구멍을 통하여 통과하도록 개방되게 된다. 그러므로 본 발명은 종래의 수직 추출기내에서 가능했던 것보다 완벽한 역류 추출을 제공하는 바, 대체로 미립자와 소립자의 최소량이 구비된 코세트와 같은 표준재료의 추출에도 사용될 수 있다.
또한 상기 밀리-스크린(22)과 지지그리드(33)는 추출액 유출구(20)의 전방부에 있는 수직 추출기탱크에 가로질러 구비되고, 또한 밀리-스크린은 도시되고 있는 측벽상의 분리스크린에도 적용된다. 본 발명에서와 같이 밀리-스크린이 지지그리드에 덮혀 사용될 때, 스크린 와이프들은 보다 효과적으로 표면상에 박힌 코세트들을문질러 제거하게 된다. 상기 구멍들은 코세트가 저절로 삽입되지 않기에 충분할 정도로 작으며, 보다 중요한 점은 자갈, 용접 로드, 또는 전선과 같은 단단한 이물질이 더 이상 분리 스크린의 구멍에 끼지 않는다는 점인데, 이는 분리 스크린과 와이퍼 모두의 손상을 방지하게 된다. 그러므로 밀리-스크린의 날카로운 와이퍼 선단은 보다 잘 유지되게 되고, 코세트 및/또는 입자들이 깨끗하게 제거되게 된다.
추출공정 이후에, 상기 공정을 거친 코세트는 방출구(21)에서 방출되고, 농축된 추출액은 참조번호 20으로 유출되게 된다.
수화장치와 추출기내의 컨베이어의 스크롤 날개부들은 제 5 도에 도시된 바와 같이 수용부들 사이의 파쇄바아(56)가 구비된 수용부일 수 있음은 주목된다.
또한 본 발명이 사용되는 추출용 장치는 제 1B 도에 도시된 바와 같은 수평 추출기와 함께 사용될 수 있으며, 이 수평 추출기(25)는 펌프(17)를 통하여 수화장치(27)로부터 고형물을 공급받게 되고, 이후 이들 고형물을 고형물 방출구(21)로 이송하게 된다. 추출액은 참조번호 19에서 안내되고 고형물의 흐름에 역류하여 20에서 배출된다.
상기한 바와 같이 수평 추출기가 설치되어, 드럼의 한 선단상의 19에서 안내된 추출액은 드럼내의 수용부의 갯수의 반에 해당하는 만큼 회전한 후에 드럼의 다른 한 끝부분에 다다르게 된다. 여기서 코세트는 추출액 속도의 반으로 역류 방향으로 유동하고, 각 수용부내에 장착된 스크린(30)은 추출기 드럼이 상방으로 회전할 때 추출액으로부터 코세트를 제거하고, 코세트에서 액체가 충분히 가시게 된다. 한편 드럼이 하방으로 회전할 때 코세트는 걸러진 수용부로부터 떨어져 견고한 경사진 플레이트 위로 미끄러져 다음 수용부로 이송되고, 밀리-스크린(70)은 각 수용부내의 스크린(30)을 덮게 된다. 수평 추출기가 회전하고 스크린(30)이 코세트와 추출액을 상방으로 이송시킬 때, 코세트는 밀리-스크린(70)을 따라 미끄러지고, 밀리-스크린의 표면을 닦아내어 밀리-스크린을 통하여 추출액이 통과하도록 한다. 지지그리드(33)와 스크린와이퍼(들; 61)가 구비된 밀리-스크린(26)이 코세트 공급선단과 액체 유출구(20)의 상류부에 장착되는 것은 특히 중요하다.
제 1C 도에는 일단의 추출기가 개략적으로 도시된 바, 이 추출기는 충전을 위해 힌지연결된 상부(130)가 용이하게 개방되고, 비우기 위해 하부의 메인섹션 (134)이 쉽게 기울어질 수 있다. 한편 제 1D도에는 추출기의 개략도가 도시된 바, 그 안을 충전하기 위해 힌지 연결된 상부(130)가 용이하게 개방되어 질 수 있으며, 힌지 연결된 바닥부(131)가 용이하게 개방되어 비워지게 된다. 이하 본 발명은 연지벌레로 부터 양홍염료를 추출하는 공정을 제 1C도와 제 ID도를 함께 연계하여 상술할 것이지만, 다른 재료도 사용될 수 있다. 연지벌레 분쇄기, 또는 분쇄기(110)는 각 연지벌레를 셋 또는 네개의 입자로 분쇄, 분쇄, 또는 써는데 사용되며, 분쇄공정을 거쳐 준비된 형태의 연지벌레는 개방된 공급구의 상부덮개(130)와 활강로 (113)를 통과하여 탱크(134) 또는 탱크(135)에 채워지게 된다. 설치된 상부덮개와, 밀리-스크린(122), 지지그리드(133) 및, 스크린와이퍼(들; 161)는 힌지 연결되어 연지벌레가 제한없이 충전되도록 한다.
덮개가 닫혀진 후에 탱크(134)내에서, 추출액이 바닥으로부터 펌프되어 유입되어 연지벌레를 통과하여 밀리-스크린(122)과, 지지그리드(133) 및 유출구(120)를통과하는데, 추출액의 농도가 충분히 진해지면 추출액은 도관(114)을 통과하여 추출액 유출구로 배출되지만, 반면 추출액의 농도가 충분히 진하지 않고 연지벌레에 여전히 많은 양의 양홍물질이 포함되어 있다면 삼방향 밸브(136)는 액체흐름이 도관(119)을 거쳐 밸브(137)를 통과하도록 하고 히터(115)내로 액체를 펌프(129)질하여 다시 셀(134)안으로 유입되게 한다. 이와같은 공정은 추출액 유출구에서 유출되는 양홍의 농도가 거의 연지벌레의 농도에 이를 때까지 진행되는데, 이와같은 공정 후에 밸브(136)는 액체흐름이 추출액 유출구를 향하게 한다. 상기한 공정 후에도 추출액의 농도가 염색하기에 충분하지 않다면, 이 추출액은 새롭게 충전되는 연지벌레로 안내되어 상기 공정은 재개된다.
제 13 도에 도시된 바와 같이, 1개, 2개, 3개, 또는 그 이상의 아암이 구비되고 모터 또는 수압으로 구동되는 스크린 와이퍼(들; 161)가 설치되어 밀리-스크린의 표면으로부터 미립자들을 닦아내고, 미립자들을 밀리-스크린으로부터 하부로 스크롤하면, 크기가 큰 연지벌레가 연지벌레의 소립자와 미립자들을 막는 경향에 의해 추출액이 흐를 때 함께 밀리-스크린으로 다시 향하는 것을 저지하는 연지벌레 더미의 중심으로 향하게 한다.
양 선단상에 밀리-스크린이 구비된 셀 배치(135)가 도시된 제 1D도에 있어서, 바닥의 밀리-스크린(122)에 미립자가 박혀 있는 경우, 펌프(129)로부터의 액체유동에 대해 삼방향 밸브(139)가 개방되고 펌프(129)로부터의 유동에 대해 삼방향 밸브(138)는 폐쇄된다. 쌍방향 밸브(141)는 폐쇄되고, 한편 쌍방향 밸브(140)가 개방된다. 이와 같은 밸브 조작으로 셀내의 액체의 흐름은 역류하게 되어 역분출되고이리하여 스크린은 세척되게 된다. 135내의 상기한 추출액의 유동방향은 상부 스크린이 미립자들에 의해 차단될 때까지는 유지되고 이후 유동방향은 다시 한번 전환되게 된다. 한편 추출액의 온도는 액체 열교환기의 효력에 의해 유지될 수 있다.
제 13 도에 도시된 바와 같이, 밀리-스크린이 추출액의 흐름에 대해 항상 개방되어 있도록 보완하고자 하면 제 1D 도에 조그만 모터 또는 유압식으로 구동되는 스크린 와이퍼(들)가 사용될 수도 있지만, 와이퍼가 설치되지 않는다면 탱크(135)내의 분쇄된 고형물을 압축하여 분쇄된 고형물을 탈수하는 양수기(162)상에 상부 밀리-스크린(122)과 지지그리드(133)가 장착된다. 또한 진공도관(163)은 상부덮개에 연결되어 상부 밀리-스크린(122)과 지지그리드(133)를 통하여 압축된 액체를 배출하게 된다. 또한 상기 양수기(162)는 하부덮개가 개방된 후에도 작동되어 연지벌레 또는 그외 분쇄된 고형물을 방출시키는데도 사용된다. 양수기(162)와 함께 지지그리드(133)상에 장착된 상기 밀리-스크린(122)은 특히 미립자와 소립자를 효과적으로 탈수한다.
제 1E 도에는 제 1D 도 타입의 일련의 3개의 셀이 도시된 바, 이 셀들은 원형 또는 평행한 선형으로 2개로부터 많게는 30개 또는 그이상의 셀들이 배치되는데, 장치가 작동되면 가장 먼저 연지벌레가 채워진 셀의 방향으로 각 셀로부터 다음 셀로 셀내에 있는 연지벌레 사이로 추출액이 통과하는데, 이러한 순환에서 연지벌레가 가장 먼저 채워진 셀과 최종 추출액이 빠지는 셀은 제 1 또는 "선두 셀"로 간주된다. 그 추출액이 회수되어 제 1셀으로 공급되는 인접 셀은 제 2셀로 지칭되고, 본 도면에서의 제 3셀은 그 추출액이 회수되어 제 2셀에 공급하는데, 제 3셀은"후미 셀"로 지칭되며, 이 셀이 물 또는 초기 (그 농도가 가장 낮은)추출액이 유입되는 셀이다. 상기한 3개보다 많은 셀이 시리즈를 이루면, 초기 추출액을 제일 먼저 수용하는 최종 셀이 "후미 셀"로 일컬어진다.
예를 들어 제 1E 도에서, 셀(135A)이 "선두 셀"이 되는데 이 셀(135A)은 분쇄기(110)로부터 나오는 연지벌레로 차게 되고, 이후 "후미 셀"인 셀(135C)에 펌프 (129C)에 의해 초기 추출액이 공급되며, 이 추출액은 열교환기(115C)와 셀(135C)의 연지벌레를 통과하여 펌프되는 것이다. 상기 셀(135C)로부터의 추출액은 펌프에 의해 열교환기(115B)를 통하여 셀(135B)로 펌프되는데, 이전 순환에서 충전된 셀 (135B)내의 연지벌레의 농도가 셀(135C)내의 연지벌레의 농도보다 진하다. 추출액은 셀(135B)내의 추가적인 양홍염료를 추출해내고, 셀(135B)내의 연지벌레내에 함유된 앙홍을 빼낸 다음 참조번호 135B의 유출구로 유출되는 추출액은 펌프(129B)로 유입되어 열교환기(115A)를 통과하여 펌프된 후, 이 추출액은 셀(135A)내에 새로 채워진 연지벌레를 추출하게 된다. 이 추출액의 양홍함유농도는 셀(135A)을 통과하면서 증가하게 되고, "A쪽공정"밸브는 개방되어 고농도의 양홍염료가 통과하여 컨테이너에 수송되거나 처리되게 된다. 셀(135C)내의 연지벌레의 양홍함유량이 만족스러울만큼 충분히 낮아지면, 셀(135C)로의 추출액의 유입유동이 멈추고 추출된 연지벌레는 배출되거나 액체를 짜낸 후 연지벌레는 힌지 연결된 바닥부(131)가 개방되어 셀(135C)에서 배출된다. 힌지 연결된 바닥부는 닫히는 동시에 힌지 연결된 상부가 개방되어 분쇄기(110)로부터 새로운 연지벌레가 셀(135C)로 공급되는데, 이 셀(135C)이 "선두 셀"이 되는 것이다. 셀(135A)은 제 2셀이 되고, 셀(135B)이 "후미 셀"이 되게 된다. 그러므로 연속적으로 배치된 각 셀은 "선두 셀"에서 시작하여 시간 경과 후에는 "후미 셀"이 되게 된다. 상기한 바와 같이 최저 연지벌레 양홍이 함유된 셀로부터 알파벳순으로 다음 셀로 연속적으로 추출액이 유입되고, 한편 역알파벳순으로 가장 먼저 연지벌레로 채워진 셀을 통과한 후에 추출액이 처리되거나 또는 컨테이너로 이송되는 공정으로 보내지는 패턴을 형성하게 된다.
제 1C 도와, 제 1D 도 및 제 1E 도에서 사용된 두꺼운 플레이트스크린(133)으로 지지된 밀리-스크린(122)은 셀 내부에 고형물질들이 가득 보유되도록 하며, 액체와 함께 소립자가 병류하는 것을 방지하거나 크게 감소시켜 충분히 역류추출되도록 한다. 밀리-스크린이 차단되면 셀의 추출액의 흐름을 전환하여 역분출시킬 수 있으며, 또한 제 13 도에 도시된 바와 같은 스크린 와이퍼는 밀리-스크린(122)의 구멍을 막을 수 있는 소립자들을 닦아내도록 설치된다.
제 1F 도와, 제 1G 도 및, 제 1H 도에 도시된 추출기는 상이한 실시예의 추출 유니트를 제시하고 있는 바, 분쇄된 차잎, 분쇄된 커피, 또는 연지벌레 따위의 다량의 분쇄된 소립자들을 처리할 수 있는 점에서 특이할만 하다. 또한 큰 것에서부터 작은 것까지의 다양한 크기를 갖는 혼합된 입자들로부터 가용성 고형물도 추출처리 할 수 있다.
상기한 ST추출기(180)는 실린더(181)의 내벽에 수직으로 부착된 밀리-스크린 (183)을 갖춘 회전실린더(181)가 구비되며, 상기한 바와 같이 견실하게 부착되어 내벽 실린더와 밀리-스크린 사이에 액체 또는 분쇄된 고형물 모두가 새지 않게 된다. 상기 밀리-스크린들은 나선형상(shape of helix)으로 형성되고, 밀리-스크린의내부 선단상에 방사상 지지부(도시되지 않음)와 나선형상의 바아(도시되지 않음)가 구비되어 밀리-스크린이 지지됨으로써 실린더 내부의 밀리-스크린에 구조적 견고성을 부여하는 것이 필요하다.
상기 ST추출기는 상부와 하부 선단에 근접하여 위치한 트루니온(trunion)롤러상에 회전하고, 모터(186)는 리듀서(reducer)와 드라이브 사슬톱니(또는 기어; 187)와 체인 드라이브(또는 기어 링; 188)에 의해 ST추출기(180)의 회전을 구동한다.
또한 상기한 ST추출기(180)는 그 기울기가 상부선단에서 높이조정지지대 (189)에 의해 조절되고 기저추축(200)에 대해 회전한다.
한편 참조번호 193에서 추출액이 첨가되고 ST추출기의 상부선단으로 유입되면, 추출액은 제 1G 도에 잘 도시된 밀리-스크린(176)을 통하여 농축된 추출액에 이를 때까지 밀리-스크린들을 연속적으로 통하여 중력에 의해 활강하여 흐른다.
바람직하기로 분쇄기(169)는 고형물을 추출가능한 가용성 고형물의 양이 최대가 되도록 분쇄되지만 분쇄된 입자들이 추출기의 밀리-스크린을 통하여 통과되지 않을 정도로 분쇄된 상태로 만드는데, 추출가능한 가용성 고형물이 포함된 분쇄된 고형물들은 수화장치(170)내로 안내된다. 한편 교반기(171)는 도관(198)을 통하여 펌프된 재순환 액체와 함께 분쇄된 고형물을 혼합하는데 사용되는데, 분쇄된 고형물과 재순환된 농축 추출액의 현탁액은 펌프(172)에 의해 ST추출기내로 펌프된다.
또한 밀리-스크린(나선형상)이 구비된 회전실린더(181)는 추출액이 분쇄된 고형물과 밀리-스크린 구멍을 통과하여 하류로 유동되는 것에 반해 분쇄된 고형물을 상류로 밀어 올리는데, 이 분쇄된 고형물은 실린더의 하부에서는 여전히 현탁물의 상태로 남아있는 경향이 있다.
회전하는 나선형상의 밀리-스크린은 고형물을 이 고형물이 방출 호퍼 (hopper; 190)로 떨어지는 방출선단으로 배출하고, 드립 스커트(drip skirt; 194)는 실린더 벽의 외부에 붙는 것과 방출호퍼 외부에서 아래로 흐르는 것을 막는다.
분쇄된 고형물과 추출액의 온도 증가는 종합적인 추출효율을 증가시키는 경향이 있고, 외부의 증기포피(195)는 ST추출기의 내부를 가열하기 위해 구비된다. 여기서 증기는 평행한 또는 작동상의 소정 시리즈의 증기포피내로 동심(同心)의 도관(192)과 회전식 조인트(191)를 통하여 안내된다. 고형물이 안내되는 선단상에 위치한 최종 증기포피에서 응축물트랩(196)과 비응축물 배기구(196)는 바퀴형상의 증기포피의 외주 둘레에 설치된다. 한편 물받이는 ST추출기의 받침대 하부에 설치되어 응축액을 받게 된다.
추가적으로 수화장치로 들어가는 도관(198)에 있어서, 튜브와 쉘 가열기 (199) 또는 플레이트 가열기는 분쇄된 고형물의 온도를 상승시키는 제순환된 액체의 온도를 상승시킨다.
밀리-스크린(176)의 하류 측면상의 농축 추출액의 수용부는 실린더(제 1G 도로 도시됨)와 일체이거나, 분리되고 회전하지 않는 수용부(제 1H 도로 도시됨)일 수 있다. ST추출기의 하부선단에 있는 농축 추출액은 밀리-스크린(176)을 통하여 유동하는데, 밀리-스크린은 뒷받침 그리드(177)로 지지된다. 와이퍼 블레이드(178)는 소정한 바만큼 근접하여 이격되어 스크린 구멍을 깨끗하게 유지하고, 이 와이퍼블레 이드는 비-회전 구조물에 부착된 브래킷(179)으로 지지된다.
제 1G 도와 제 1H 도에 있어서, 농축 추출액 수용부(175)의 액체는 조절가능한 회전 파이프(197), 또는 다른 적절한 수위 제어장치에 의해 배수된다. 상기 농축 추출액 수용부는 일체를 이루고, 제 1G 도에 도시된 바와 같이, 다수개의 조절가능한 수위 조절 회전 파이프(197)는 방출선단의 외주 둘레에 위치되고, 소정 수위를 맞추기 위해 ST추출기가 정지되어 조정될 수 있다.
구성단위가 크거나 작동중에 수위가 변화할 때, 바람직한 수위 조절장치에 있어서, 분리된 비-회전 농축액 수용부의 디자인에는 제 1H 도에 도시된 바와 같은 적합한 봉합이 구비된다. 회전 실린더(181)와 부동 농축액 수용부(175) 사이에서 액체가 새는 것을 방지하기 위해, 통로를 따라 가장자리가 밀봉되거나 또는 다른 액체 밀봉제가 적용된다.
본 발명은 제 2 도내지 제 12 도에서 도시된 경사진 추출기와 연계되어 사용된다.
제 2 도에 있어서, 추출하고자하는 고형물은 먼저 분쇄기(10)에서 마련되는데, 이 분쇄기로는 분쇄기, 세편기, 슬라이스기계, 제분기 따위가 사용 될 수 있으며 고형물을 분쇄하는 데 사용된다. 이와 같이 분쇄된 입자들은 공급비율을 결정하는 조절장치에 의한 소정 컨베이어 장치(31)에 의해 경사진 추출기로 이송된다.
제 1A 도와 제 1B 도에 도시된 타입의 분리 수화장치(11)는 제 2 도에 도시되지 않았는데, 그 이유는 이하 제 11 도와 제 12 도가 상술될 바와 같이 수화장치가 경사진 추출기의 제 1 섹션에 위치될 수 있기 때문이다.
분쇄된 입자들은 고형물 공급 유입구(41)로 경사진 추출기로 안내되어 고형물 방출부(42)에서 배출되는데, 공급선단(41)에서 방출선단(42)까지 고형물은 소정 나선형상 또는 스크롤 날개부(43)에 의해 이송된다.
여기서 추출액은 유입구(45)에서 안내되어 유출구(46)에서 회수되는데, 이 추출액은 공급선단(41)에서 방출선단(42)까지 고형물이 흐르는 방향에 대해 역류로 중력에 의해 경사진 추출기내에서 유입구에서 유출구까지 유동한다. 유체가 유동하도록 하기 위해, 상기 날개부(43)에는 구멍(들)이 형성되어 있고 이 날개부의 상류부 측면에는 밀리-스크린이 구비된다.
한편 상기한 경사진 추출기의 하부선단에는, 컨베이어 날개부로 도시된 추출 영역과 방출 액체 수용부(47) 사이에는 분리 스크린(44)이 구비되는데, 이 스크린 (44)은 액체 유출구(46)로부터 상류부에 위치된다. 상기 스크린(44)이 구비된 이유는 추출액이 구멍(46)에서 회수되기 전에 날개부 둘레로 또는 날개부를 통하여 통과한 크기가 큰 고형물을 추출액으로부터 분리시키기 위한 것이다.
또한 제 3 도에는 본 발명에 의한 경사진 추출기(40)가 상세히 도시된 바, 분쇄된 고형물은 조절장치(32)에 의해 조절된 비율로 고형물 공급 컨베이어에 의해 안내된다. 고형물은 날개부(43; 제 2 도)에 의해 고형물 공급 유입구(41)에서 방출부(42)로 이송되고, 추출액은 경사진 추출기의 상부 선단부에서 유입부를 통하여 참조번호 45에서 안내되고 분리 스크린(44)을 통과하여 흘러 경사진 추출기의 하부 선단의 참조번호 46에서 회수되는데, 이리하여 추출액은 분쇄된 고형물에 역행하여 유입구에서 유출구로 중력에 의해 흐르게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 스크린(44)은 밀리-스크린(22)과 함께 상류 측면부상에 구비되고, 상기 밀리-스크린(22)은 추출액의 흐름으로부터 분쇄된 고형물과, 입자, 및 미립자들을 확실히 분리하는데, 이 밀리-스크린에 의한 분리는 "방출 액체 수용부"를 "걸러진 방출 액체 수용부"로 전환시킨다. 상기 수용부는 밀리-스크린(22)으로 역-분출시키는데 사용되며, 이 역-분출은 스크린의 상류부 표면에 밀착되어 있을 수 있는 물질의 층이 밀리-스크린(22)의 전방부 표면으로부터 부유제거되도록 한다. 또한 상기 스크린의 상류부 표면을 세척하기 위해 스크린 와이퍼(61)가 구비된다.
더불어 방출비율을 조절할 수 있고, 상류부 면상에 스크린(22)이 위치되어 스크린(22)에 물질이 박히지 않으므로 추출기내의 액체 수위(제 5도에 도시됨)는 용이 하게 유지된다.
걸러진 액체 방출 수용부(47)의 높이는 스크린 와이퍼 범위의 직경에 해당하고, 그 폭은 와이퍼 아암의 최대 범위에 해당하는데, 이 모두는 차단효과를 최대로 하기 위한 것이다. 걸러진 액체 방출 수용부는 충분히 깊어서 필요하다면 스크린 (44)의 후방측면을 세척하도록 손이 닿거나, 스크린 설비를 세척, 설비, 또는 해체하기 위해 사람이 기어오를 수 있게 된다.
대체로 밀리-스크린은 막히지 않으므로, 걸러진 액체 방출 수용부는 추출기의 주요 추출지역내의 액체의 수위가 안정적 수위가 유지되도록 하는 방법을 제공한다.
액체 유출구(46)는 회전시킴으로써 경사진내의 액체의 수위가 조절되는 수위조절파이프(50)가 구비된다. 제 3도에 도시된 바와 같이, 유출 파이프는 어떤 위치에서는 수직을 향하도록 기울어진 파이프(50)에 연결된 추축(51)이 구비되고, 또한 상기 유출 파이프는 추출공정이 종결된 후에 추출기(40)내의 모든 액체가 배수되도록 점선으로 도시된 위치로 추축(51)에 대해 선회될 수 있다. 작동위치에 있을 때, 방출 엘보우(52)는 짧고 그 직경이 작아야 하며, 이 방출엘보우 위에 위치된 수직 파이프(53)는 진공 차단기로써 사용되어 걸러진 액체 방출 수용부내의 액체를 배수시킴에 있어서 54로부터의 배수파이프가 흡관역할을 하지 않도록 한다. 그러므로 방출 파이프(54)의 높이를 조절함으로써 액체 수용부내의 수위가 자동적으로 유지되게 된다.
추출기(40)의 상부에 구비된 다수개의 덮개(55)들이 선회하거나 힌지되어 추출기내의 컨베이어 및 컨베이어의 날개부로의 진입을 허용하는데, 몇몇 덮개에는 파쇄바아(56)가 구비된다. 이 파쇄바아는 액체 내부로 돌출되어 스크롤과 함께 고형물의 제자리-회전을 방지하게 된다. 이리하여 고형물을 전방으로 이송된다.
상기한 파쇄바아들은 탱크의 바닥부, 측면부, 또는 제 3도에 도시된 바와 같이 진입덮개로부터 돌출하는 것들이 첨가될 수 있으며, 이들 파쇄바아의 위치로부터 나선형 날개부는 단절되고 이격되어 나선형 날개부와 파쇄바아 사이에 간격이 생기게 된다.
경사진 추출기는 추출공정의 진행중의 액체와 분쇄된 고형물을 수용하기 위한 탱크(48)가 구비된다는 사실에 특히 주의를 기울어야 하는데, 특히 제 3도에 도시된 경사진 추출기에서는 제 6 도에 잘 도시된 바와 같이 분쇄된 고형물을 공급선단으로부터 방출구까지 밀거나 이송시키는데 2개의 스크롤 컨베이어가 사용된다. 그러나 필요하다면 단일 스크롤 컨베이어가 사용될 수도 있다. 제 6 도에 도시된 바와 같이 동일한 2개의 스크롤(43, 43')들은 각각 반대 방향으로 회전하여 고형물을 방출구(42)로 밀어낸다. 스크롤의 하류 측면에는 추출액이 그 사이로 통과하는 구멍(74)들이 도시되었고, 상류 측면(제 6 도에는 도시되지 않음)에는 밀리-스크린들이 구비되었다.
제 4 도에는 모터(90; 제 3 도에 도시됨)에 의해 구동되는 회전 샤프트(60)상에 장착된 스크롤 날개부 섹션들이 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 상기 스크롤 날개부들은 분쇄된 고형물과 날개부 사이로 액체가 통과하여 흐르는 회전 스크린의 형상이다. 본 발명에 따르면, 제 4 도에 도시된 바와 같이 스크롤 날개부의 상류부 측면에는 밀리-스크린이 구비되는데, 이는 이하 제 9 도와 제 10 도가 연계되어 상술될 것이다. 또한 밀리-스크린(22)은 제 4 도의 44로 도시된 경사진 추출기의 하부 선단상의 분리 스크린으로 사용된다. 상기 분리 스크린은 탱크(48)를 가로질러 연장되고, 유출구(46)에서 추출액이 제거되기 전에 고형물을 추출액으로부터 분리시킨다.
또한 상기 밀리-스크린(22)의 상류면상에 고형물이 축적되는 것을 방지하기 위해, 와이퍼(들; 61)를 사용하여 스크린의 상류부 표면을 세척한다. 이 와이퍼 (61)는 밀리-스크린 전방에서 제 1스크롤 날개부(43)의 선두에 부착되고 샤프트 (60)와 함께 회전한다. 또한 임의의 와이퍼들도 추가될 수 있다.
제 14 도에 도시된 바와 같이, 미립자와 소립자들이 다량인 경우에는 더블스크린 와이퍼가 경사진 추출기의 각 샤프트상에 장착된다. 각 스크롤 샤프트상에 2개의 와이퍼가 구비된 것에 추가하여, 나선형의 날개부는 각 와이퍼로부터 샤프트를 따라 돌출되어 공급섹션에 이르기까지 샤프트는 2개의 나선형상 날개부가 구비된다. 이와 같은 구조는 다량의 미립자와 소립자의 처리와, 분리 스크린 지역으로부터 이들 미립자와 소립자들의 제거 및, 이를 추출기내에서 스크롤되어 상방으로 이송된 보다 큰 입자들과의 혼합에 추출기를 보조한다. 제 14도의 단면도인 제 15도에는 스크린와이퍼(91)는 샤프트로부터 방사방향이 아닌 방사방향에 대해 약간 전방으로 각이져 소립자와 미립자들이 세척된 원의 외부로부터 스크린으로부터 스크롤되어야 하는 내직경을 향해 쓸려 나가게 한다.
제 16 도는 전도가능한 와이퍼의 전형적인 도안과 형상이 도시된 바, 이 와이퍼에는 테플론 또는 다른 단단하지만 벗겨지지 않는 물질이 사용되는데, 와이퍼는 스테인리스 스틸 캐리지-헤드 볼트(93)를 끼우고 너트(94)를 조여 와이퍼 장착부(92)상에 볼트로 고정된다. 상기 와이퍼 장착부(92)에는 사각의 구멍이 구비되어 캐리지-볼트(93)가 회전하지 않도록 하며, 상기 전도가능한 와이퍼(91)는 슬롯(95)이 구비되어야만 하는데, 와이퍼가 닳게 되면 슬롯을 따라 와이퍼가 하방으로 내려 밀리-스크린과의 가까운 거리를 계속 유지하게된다. 여기서 슬롯이 선단에까지 닿게 되면, 와이퍼를 전도하여 새 면을 사용하면 된다.
상기 와이퍼의 상류부 측면은 제 16 도에 도시된 바와 같이 밀리-스크린(70)의 하류부 선단에 고정시키는 데 사용된다.
제 3 도와 제 6 도에 도시된 바와 같이, 탱크(48)는 1개 또는 그보다 많은증기 포피(49)가 구비되어 추출공정중에 추출액의 온도를 조절하게 된다.
제 5 도에는 경사진 추출기의 상부선단이 도시된 바, 분쇄된 고형물은 스크롤 날개부(43)에 의해 액체의 수면 위로 A지역의 하부벽을 향하여 밀려지고, B지역의 경사진 탈수 양수기(65) 상부에서 상부벽의 공급 방출부(42)를 향하여 밀려진다. 공급 방출부(42)는 추출기를 거친 고형물들을 제거하기 위한 스크류 컨베이어(들; 66)을 포함하고, 와이퍼(62)는 샤프트(60)에 부착되어 벽(64)으로부터 고형물을 제거 세척하며, 고형물이 B지역에서 방출되도록 더 잘 위치시킨다.
제 5 도에 도시된 액체 수위는 A지역의 바닥에 있지만 아무리 신속히 배수되는 경우에도 B지역의 바닥에 접근한다 해도 역효과 없이 도면보다는 높게 된다.
고형물이 A지역내로 이송된 다음 B지역으로 이송됨에 따라, 탈수-양수기(65)와 탈수-벽(69)에 대해 스크롤(43)이 압착작용으로 고형물들은 압착되어, 고형물이 42에서 방출되기에 앞서 고형물내에 함유된 추출액은 부분적으로 짜내지게 된다.
컨베이어 상부 선단상의 날개부(43)는 밀리-스크린(70)이 구비된 상류부 표면상에 구비되는데, 여기서 밀리-스크린은 상단한 양의 소립자와 미립자들이 통과하여 빠져나가는 것을 방지하여 보다 큰 입자나 섬유질과 함께 소립자와 미립자들이 A지역과 B지역으로 이송하여 압착하여 탈수한 후, 고형물과 함께 배출된다. 이와 같은 견지에서 본 발명은 종래 추출기 장치와 차이가 있는 바, 종래의 추출기 장치에는 밀리-스크린이 구비되지 않아 소립자와 미립자들은 스크롤 날개부의 커다란 구멍에 대하여 압착되어 하류로 쓸려 내려 간다.
제 7 도는 제 5 도로 도시된 방출 지역의 확대단편도인 바, 제 5 도와 제 7도에 도시된 바와 같이, 탈수-양수기벽(65)을 통과하는 샤프트(60)는 나선형상의 세척날개부(67)가 구비되어 벽(65)내 구멍(68)에 고형물이 들어가지 않도록 밀어낸다.
제 8 도에는 제 5 도와 제 7 도에 상세 묘사된 경사진 추출기의 상부선단의 상부평면도가 도시된 바, 여기서 화살표(C)는 벽(64)과, 선단 날개부(43) 및, 밀리 -스크린 사이에서 고형물이 압착되어 적어도 약간의 추출액이 제거되는 공간을 나타낸다.
또한 제 9 도에 있어서, 개략적으로 도시된 밀리-스크린은 지지목적을 위해 스크롤 컨베이어의 날개부(43)와, 분리 스크린(44)상에 장착되고, 또한 제 9 도에는 밀리-스크린(70)의 상류부 표면상에 매트 또는 매트릭스로서 수집된 입자, 소립자, 또는 미립자들의 보유가 도시되었다. 상기 밀리-스크린(70)에는 다수개의 수 밀리미터 크기의 구멍(71)이 구비되는데, 이 수 밀리미터 크기의 구멍들은 그 직경의 크기가 약 0.095인치보다 작은 것을 의미하는데, 바람직하기로 수 밀리미터 크기의 구멍들은 그 직경이 0.001인치에서 0.0095인치이고, 보다 바람직하기로는 그 직경이 약 0.002인치에서 약 0.075인치이며, 가장 바람직하기로는 상류부 측면에서의 그 직경이 약 0.0025에서 약 0.060이다. 상기 밀리-스크린 구멍들은 액체의 통로를 용이하게 하는 배치로 하류부의 측면에 구비되어 밀리-스크린의 상류부 면에 자가-세척 기능을 부여하게 된다. 제 9 도에 도시된 바와 같이, 밀리-스크린의 하류부 면상의 구멍(72) 크기는 상류부상의 구멍(71)의 크기보다 크게 하여 구멍을 통과하는 액체의 흐름을 원활하게 하고, 통로의 막힘을 감소시킨다. 상기 밀리-스크린은 그 사이로 액체가 통과하는 구멍(74)이 구비된 단단한 플레이트 스크린(73)에 의해 지지되는데, 이 플레이트 스크린은 다양한 형상과 크기가 가능하여 그 사이로 액체가 통과하는 소정 구멍이 구비된 밀리-스크린에 소정 지지력을 제공하게 됨에 유의해야 한다. 또한, 상기 플레이트 스크린 구멍의 크기도 하류부 면상에서 보다 크게 되어 액체의 통과를 촉진하고 통로의 막힘을 감소시킨다.
상기 단단한 플레이트 스크린(73)은 약 1/8인치에서 1/2인치 두께이며, 상류부 측면상의 직경이 1/8인치에서 1/2인치가 되는 구멍들이 구비되어 상류부 측면상에 구비된다. 한편 상기 밀리-스크린은 임의의 적절한 방식으로 단단한 플레이트 스크린에 고정되는데, 예를 들어 제 9 도에 도시된 바와 같이, 볼트(79)가 구비된 고정 스트립(78)과 고정 너트(89)를 사용하여 고정시키게 된다.
플레이트(73)내의 구멍(74) 사이에서 밀리-스크린이 플레이트(73)의 고체부에 접촉되는데, 이러한 설치는 액체의 유동을 감소시키는 경향이 있음에 유의해야 한다. 여기서 한가지 기술은 밀리-스크린의 바로 하부 지역(75)에 플레이트(73)의 고체부에 새김눈을 내거나 선을 그어 액체가 흐를만한 채널을 제공한다.
또한 뒷받침 스크린(80)이 밀리-스크린(70)과 플레이트 스크린(73) 사이에 구비되는 것이 도시된 제 10 도에 또다른 방법이 도시되고 있는 바, 밀리-스크린은 플레이트 스크린(73)에 의해 지지된 도시된 뒷받침 스크린(80)에 접하여 위치된다. 밀리-스크린과, 뒷받침 스크린 및, 플레이트 스크린내의 구멍을 통과하는 도면에 화살표로 도시된 바와 같은 액체의 통로를 통한 유동은 촉진된다.
상기한 플레이트 스크린은 주조, 짜여진 지지 그리드, 또는 관통된 혹은 천공된 강철 플레이트가 사용될 수 있고, 그 구멍(74)은 원형이기보다는 직사각형 또는 정사각형일 수 있거나 또는 다른 임의의 소정 형상일 수 있는데, 이는 밀리-스크린의 적절한 지지와 추출액의 통과에 주로 필요하다.
추출기의 추출효율은 고형물의 신속한 수화에 의존하며, 몇몇 분쇄된 고형물은 액체의 수면에 부유하는 경향이 있어 추출효율을 감소시키게 된다. 제 11 도로 도시된 임의의 수화박판(hydrating foils, 水化薄板, 82)은 부유하는 고형물들을 액체에 잠기게 하고 수화공정의 시간을 단축시키도록 고안되었다.
제 11 도에 있어서, 수화박판(82)은 샤프트에 의해 회전되는 회전 플레이트 스크린(83)상에 장착되고, 이 수화박판은 날개부(83)로부터 외부로 돌출하는 플랜지(81)가 구비되어 추출액의 수면 근처 또는 수면상에 부유하는 분쇄된 고형물들을 잠기게 한다.
제 11 도의 12-12선상의 단면도가 도시된 제 12 도는 작동중의 수화박판(82)의 작동을 도시하고 있는 바, 도시된 바와 같이 플랜지(81)는 고형물을 포획하여 액체의 수면 아래로 잠기게 한다. 제 12 도에 도시된 스크롤 날개부(83)는 밀리-스크린이 구비되지 않고 다만 구멍(84)을 갖춘 플레이트 스크린이 구비된다. 이 플레이트 스크린은 보다 큰 입자들을 포획하는데 효과적이다. 몇몇 보다 큰 입자들은 플레이트 스크린의 구멍(84)에 수용되어 추출액내로 잠기게 된다. 그러므로 제 12 도에 도시된 플레이트 스크린은 두가지 기능을 갖는데; 분쇄된 고형물들을 고형물 공급부로부터 고형물 방출부로의 경로를 따라 밀어내는 것과, 추출액내로 고형물들을 잠기게 함으로써 고형물의 수화공정을 보조하는 것이다.
바람직하기로 임의의 수화박판(82) 제 2 도로 도시된 경사진 추출기(40)의 공급부(41)의 바로 상류부에 위치되고, 이와같이 고형물 유입구의 바로 상류부에 수화박판이 위치되어 상기 박판은 부유하는 고형물에 접하여 즉시 추출액의 수면 아래로 부유물들을 잠기게 하여 공급부가 막히지 않게 한다. 추출기내의 고형물의 안내에 앞서 배치(batch) 공정에서 수화하기 보다는 추출기내에서 직접 고형물을 수화하는 것은 추출액내의 가용성물질의 농도가 짙어진다는 것을 알 수 있다. 경사진 추출기내에서 수화시켜 보다 농도가 짙은 추출액을 얻을 수 있으며, 수직과 수평의 추출기가 구비된 분리 연속적인 수화 장치도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.
제 2도내지 제 12도와, 제 14도내지 제16도에 도시된 경사진 추출기(40)의 작동에 대한 전술한 바와 같은 상술에서 본 발명의 원리가 명확히 드러나고, 제 2 도에 있어서, 고형물은 임의의 장치를 사용하여 분쇄기(10)에 의해 우선 분쇄되는데, 분쇄기의 구체적 고안은 추출공정에 사용될 고형물에 좌우된다. 사탕무우우 또는 사탕수수 줄기의 경우에는 고형물이 슬라이스되고, 꼭두서니 뿌리와 인디고 뿌리의 경우에는 예를 들어 제이 비(Jay Bee)분쇄기와 같은 분쇄기가 사용될 수 있다. 이렇게 분쇄된 고형물들은 조절장치에 의해 조절되는 공급비율로 추출기내로 유입되는데, 추출기내로 고형물이 안내되면 이 고형물들은 액체에 접하게 되어 추출기(40)내에서 수화되게 된다. 바람직하기로, 고형물을 액체에 잠기게 하는 수화박판, 또는 이와 유사한 장치이 사용되어 추출액 수면의 아래로 고형물이 잠기게 한다. 한편 스크롤 날개부는 그 상류부 측면상에 소립자와 미립자가 통과하지 않을정도로 충분히 작은 구멍들이 구비된 밀리-스크린을 구비하고, 또한 추출액은 유입구(45)내로 안내되고 유출부(46)에서 배출된다. 그러나 추출액이 배출되기 전에, 추출액은 그 상류부 측면상에 밀리-스크린이 구비된 분리 스크린(44)을 통하여 통과하고, 전술한 바와 같이 스크롤 날개부(43)의 상류부 측면상에 사용되고, 분리 스크린(44)의 상류부 측면상에 사용된 밀리-스크린은 제 9도내지 제 10도에 연계되어 도시되고 있다.
종래 장치에서의 추출기용 고형물 분쇄기는 소립자와 미립자가 최소량이 생기게 해야 했지만, 본 발명에서는 소립자와 미립자들은 조절되어 추출효율을 증가시키게 된다. 더불어 된 발명은 연속적인 추출공정에 의해 종래 장치에 비해 보다 다양한 물질의 추출이 가능하고, 따라서 본 발명의 소립자와 미립자들이 바람직하기로 적어도 약 5중량%이고, 보다 바람직하기로는 적어도 약 7.5중량%이며, 가장 바람직하기로는 추출기로 유입되는 분쇄된 고형물의 적어도 10중량%를 차지하는 것이다. 또한 종래에 몇몇 경우에는 확산 또는 추출되기 전에 고형물을 수화시키는 경우도 있었지만, 본 발명의 특성중의 하나는 제 11 도와 제 12 도에서 전술된 바와 같이 분쇄된 고형물이 바로 안내되는 유입부에서 추출기의 수화공정이 수행되는 것이다.
본 발명을 충분히 설명하기 위해 이하 실시예가 제시되지만 본 발명은 이 실시예들로 한정되지는 않는다.
실시예 Ⅰ
꼭두서니뿌리는 1/4인치직경의 홀체를 사용하여 제이 비 분쇄기(Jay BeePulverizer)내에서 분쇄되고, 이렇게 분쇄된 물질은 가시적인 조사에 의해 감지된 것과 같이 꼭두서니뿌리의 약 10중량%의 미립자와 소립자와, 꼭두서니뿌리의 더 큰 잔여 덩어리를 함유하는데, 이렇게 준비된 꼭두서니뿌리는 분당 1파운드의 꼭두서니뿌리가 경사진 추출기의 고형물입구로 공급되게 된다. 그리고 물이 분당 2 3/8갤론의 비로 액체입구로 공급되는떼 꼭두서니뿌리는 고형물 입구부에서 추출기내에서 수화되게 되고 꼭두서니뿌리 1파운드당 약 4파운드의 물이 흡수되게 되는 바, 이러한 추출기내에서 꼭두서니뿌리의 작용은 양호한 역류추출을 생성하기에 효과적인 것이다.
한편 제 2 도에 도시한 형태의 경사진 추출기는 직경이 0.005인치인 홀을 구비한 밀리-스크린(22)과 밀리-스크린(70)을 사용하며, 그 일부는 0,005직경의 홀을 갖춘 스테인레스스틸(크롬으로 덮여지지않은)이고 그 일부는 0.0025인치 폭의 슬롯을 갖는 크롬을 입힌 니켈로 제조된다. 그리고 추출액체가 출구(46)로부터 제거되어 짐에 따라서 색과 농도가 증가하게 되며, 꼭두서니뿌리의 수화가 더욱 활발하게 되며, 추출기내의 온도는 처음의 2시간동안은 화씨 170도를 유지하게 된다. 이후 잔여 기간동안은 온도가 화씨 180도로 상승하게 되고, 더 높은 온도에서 추출이 더욱 효과적으로 이루어지게 되는 바, 작동의 초기에 참조번호 46에서 방출된 표본 추출은 미약하지만 이후 100갤론이 생성되고 나면 색상이 매우 양호해지며 200갤론 이후에 색상은 밝은 빨강을 띠게 된다.
더불어 상기한 사용된 고형물 방출부(42)에서 방출되어짐에 따라 사용된 꼭두서니 뿌리내에 측정가능한 잔류색은 없다.
실시예 Ⅱ
90중량%의 줄기와 10중량%의 잎을 함유한 200파운드의 인디고는 제이 비 분쇄기에서 처리되는데, 1/4인치직경의 홀체가 사용되는데 이 제이 비 분쇄기에 의해 산출되는 화이바의 길이는 1/4인치에서 1/2인치 사이이다. 그리고 가시적인 조사에 의해 측정된 바와 같이 소립자와 미립자의 양은 약 8중량%이고, 분쇄된 고형물 내에 10%의 잎 함량의 가시적인 확인이 불가능하다.
수화성질을 측정하는 실험실의 테스트로 준비된 인디고 10그램의 삼투작용을 위해서는 19그램의 물이 필요하다는 것이 밝혀졌으며, 인디고는 물이 그 위에 쏟아 질 때 부유되지는 않는다.
제 3 도에 도시된 경사진 추출기내에서 분당 5파운드의 분쇄된 인디고를 액체 유입구내에 안내된 분당 2갤론의 물과 함께 공급하는 실험에 의하면 이 추출기내에 물의 상부에 건조한 인디고가 부유되고, 추출기내에 약 1/2부근 이상의 도달할 때까지 수화되지 않는데, 액체 아래로 수동으로 인디고는 밀어줌으로써 수화를 촉진 할 수 있고, 추출형성의 농축에 따라 수화가 더욱 신속하고 자연스럽게 발생되며, 참조 번호 46부의 선단에서 수화는 추출기의 처음 1/4길이에서 이루어지게 되는데 이러한 공정 온도는 화씨 170도가 유지된다. 그리고 인디고는 그 색을 신속하게 잃으면서 풍부한 붉은 갈색의 자주빛의 추출물이 액체출구(46)로부터 방출된다.
실시예 Ⅲ
오세이지 오렌지(osage orange) 나무칩재료는 미세연마에 의해 제이 비 분쇄기내에서 분쇄되고, 미립자와 소립자의 양은 가시적인 조사에 의해 측정된 바에 따르면 약 10%정도인데, 이러한 분쇄된 재료는 제 3 도 내지 제 11 도에 도시된 바와 같은 경사진 추출기내로 화씨 약 170도의 물과 함께 유입되고, 전체 작동중에 오세이지 오렌지 고형물 1파운드당 약 2.616파운드의 물이 사용되게 된다. 그리고 추출기의 완만한 상태의 사용시에 공급된 오세이지 파운드당 1.837파운드의 액체가 추출되는 것으로 추정되고, 이 액체추출물은 매우 진한 오렌지색을 내게 된다.
실시예 Ⅳ
제 2도 내지 제 12도에 도시된 경사진 추출기는 쿠시-쿠시(cush-cush)내에 소립자와 미립자의 가시적인 측정에 의한 양은 20중량%이고, 고온의 물이 분당 10갤론에서 시작하여 추출기의 액체입구 선단에서 첨가되면서 테스트의 말미에 분당 2갤론으로 떨어지게 된다. 쿠시-쿠시의 추출기로 유입되고 유출되는 표본들을 취하여 부석하게 되는 바, 제 1표본내에 유입된 쿠시-쿠시의 슈가퍼센트는 6.67%이고 쿠시-쿠시의 수분은 83%이고, 이 제 2표본내에 추출기에 존재하는 쿠시-쿠시는 82%의 수분과 백만파운드(ppm) 슈가당 5부이며, 제 3표본에서 추출기에 존재하는 쿠시-쿠시는 2ppm 슈가왁 84%의 수분이다.
추출액체내에 슈가의 퍼센트는 3.4퍼센트와 65.38의 순도로부터 최저 1.93퍼센트의 슈가와 60.31의 순도로 변화되고, 공급물이 테스트 말미 부근에서 감소됨에 따라서 액체 추출물내에 슈가의 퍼센트는 3.38퍼센트이고, 순도는 73.47이며, 참조번호 42지점에서 추출기로부터 방출된 쿠시-쿠시는 1.93퍼센트의 슈가와 89퍼센트의 수분함량을 나타내고 있다.
상기한 테스트는
1) 본 발명에 따른 추출기가 쿠시-쿠시로부터 다량(제분기 최종 추출후에 바가실로(bagacillo)내에 통상 발견되는 2내지 3퍼센트의 슈가가 대신에 백만파운드당 부분이하로) 추출가능하고,
2) 본 발명에 따른 추출기는 DSM스크린으로부터(추출기내에 쥬스층이 너무 높게 취해지도록 된 한 표본만 제외하고)의 쿠시-쿠시와 거의 동일한 습도로 추출이후에 쿠시-쿠시의 탈수작용이 수행되며,
3) 본 발명에 따른 추출기의 이중 스크롤에 의해 쿠시-쿠시의 물리적인 조작이 쿠시-쿠시로부터 슈가의 역류추출이 무리없이 제공된다.
실시예 Ⅴ
연지벌레는 본 발명에 따른 추출기와 추출공정을 사용하여 추출되는데, 이 연지벌레는 제이 비 분쇄기에서 사전 준비가 되게 되고, 상기한 분쇄기는 다량의 소립자와 미립자를 산출하게 된다. 상기와 같이 분쇄된 물품은 가시적인 조사에 의하면 약 90 중량% 정도의 소립자와 미립자를 함유하고, 분쇄된 물품은 제 3 도 내지 제 11 도에 도시된 경사진 추출기안으로 고형물입구에서 안내되고, 온수가 액체입구 안으로 안내된다.
양호한 색채 액체추출이 이루어진다.
다량의 미세입자로 인해 제이 비 분쇄기에서 준비된 연지벌레는 제 5도의 A지역 이상에서 B지역 안으로 밀려지게 되기에는 너무 비결정인데, 연지벌레의 양호한 방출을 제공하기 우한 테스트를 위해 사용된 꼭두서니뿌리를 추출기의 공급단에첨가하고 비활성 매개체로 연지벌레를 제 5도의 스크롤(66)이상으로 이송한다.
이후 준비된 연지벌레를 분쇄하면서 다량의 미립자를 창출하지는 않는 상이한 속도로 회전하는 상이한 직경의 2개의 톱니모양의 실린더인 제분기로 구성된 분쇄기를 통해 공급함으로써 실험이 수행된다.
한편 연지벌레로부터 염료를 추출하는 다른 공정이 제 5 도를 참조로 도시되는 바, 추출액체입구지점에서 연지벌레를 제거하고 입구의 오른쪽(하향경사)으로 6내지 8인치 지점에서 추출액체를 안내하게 된다.
연지벌레로부터 염료를 추출하는 다른 방법은 제 1E도에 도시한 일단의 추출공정을 사용하는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 공정과 장치는 식물재(실시예 I - Ⅳ)와 동물재(실시예V)를 사용할 수도 있다.
상기한 전술한 실시예들에 부가하여 본 발명에 따른 공정과 장치를 사용하여 다른 재질도 적절하게 추출가능한바, 그 결과는 하기한 표에 도시된다.
표
상기한 실시예에서와 같이 본 발명에 따른 장치와 공정은 다양한 식물재와 동물재로부터 가용성물질을 추출하는 데 사용할 수 있는데, 통상 액체추출 매체는 일반적으로 물이거나 물을 근간으로 한 매체가 본 발명에 따른 장치와 공정에서 사용된 바와 같이 주위온도이상으로 가열되는데, 상기한 온도는 주위온도 약간 이상에서 화씨 약 210도까지의 범위이고, 추출매체의 온도는 처리될 고형물의 함성을 고려 하여 선택된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 장점과 잇점은 추출분야의 전문가라면 명확히 인지할 수 있을 것인 바, 기존설비의 현행장치와 방법의 단점과 장점이 재고될 것이고 이후 밀리-스크린 사용의 장점이 하기에 요약부에서 기술될 것이다.
모든 연속적인 추출기(대다수의 일단의 추출기내에 분리스크린이 존재하지 않는)에 현재 사용되는 분리스크린(44)은 액체방출부 외부에 소립자와 미립자를 유지하는데 효과적이지 못하며, 액체방출부는 전형적으로 액체의 수집부로만 사용되면 가끔 추출기내에 액체의 수위를 조절하는 수단으로 사용되게 되는 바, 코세트와 잡초, 자갈등에 의한 조절밸브와 분리스크린 또는 배관의 막힘으로 인해 가끔 정확한 수위의 조절이 문제가 된다.
더불어 사탕무우산업에서 다수의 코세트가 완전히 또는 절단되어 사탕무우와 잡초 또는 토양으로부터 소립자와 미립자와 함께 분리스크린을 관통하게 되고, 추출기 외부로 쥬스 걸림의 추가적인 공정으로 코세트와 소립자와 미립자를 추출액체로부터 제거하게 되는데 이러한 공정의 에너지비용에 첨가되는 쥬스의 냉각의 문제가 발생한다.
그리고 현행공정에 가장 큰 문제는 여전히 추출기내로 다시 첨가된다면 수크로오스가 풍부한 미립자와 소립자, 걸러진 코세트, 잡초가 단지 추출기의 성능을 감쇄시키고 더불어 추출기의 분리스크린을 막는 경향을 띠게 되는 것인 바, 복귀된 코세트는 셀벽의 완전한 상태가 손상되기 전에 추출에 최적인 40 또는 50분보다 장시간 상승된 온도에서 부수어지게 되고, 이러한 걸러진 물질은 종종 수크로오스가 대개 손실된 압착부로 보내지게 된다.
또한 분리스크린이 막혀지면 슬라이스기계내에 칼들을 변경하여 코세트같은 슈-스트링(shoe-string) 대신에 사탕무우우의 널판이 창출되게 되는데, 이러한 널판(사탕무우우의 단편은 두께가 1/8인치이고, 폭은 3 내지 4이며, 길이는 약 6정도)은 분리스크린쪽으로 작동하게 되고 회전하는 스크린 와이퍼로 분리스크린면으로부터 으깬 코세트를 세척하고 추출액체가 액체방출부안으로 통과하게 된다. 또한 수크로오스을 사탕무우의 널판 외부로 추출하여 상기한 널판이 슬라이스부내에서 생산될 때 추출공정내의 수크로오스의 손실이 유지되게 된다.
요약부:
A. 본 발명에 따르면 큰 홀스크린 또는 지지격자(제 2도와 제 1A도와 제 1B도의 참조번호 33, 제 1C도와 제 1D도에 참조번호 133, 제 1E의 선두 셀, 및 제 1G도와 제 1H도의 참조번호 177로 도시된 바와 같이)가 밀리-스크린(22; 제 1A도와 제 1B도내에 수화장치내에 참조번호 18, 제 1A도와 제 1B도에 수직추출기내에 참조번호 22, 제 1B도에 수평살포기내에 참조번호 26, 제 1C도와 제 1D도내에 참조번호 122, 제 1G도와 제 1H도의 참조번호 176과 1E의 선두셀)과 상류면상에 구비된다.여기서 상기한 밀리-스크린은 상류쳄버와 함께 사용되거나 액체부와 함께 사용되는데, 분쇄된 입자로부터 가용성 고형물을 추출하는 장점을 후술하기로 한다:
1) 밀리-스크린(22)은 액체가 장치로부터 방출되기 전에 추출액체흐름으로부터 분쇄된 고형물을 확실히 분리하게 되고, 기계내에서의 상기한 분리는 a) 다른 분리와 공정을 필요로 하지 않게 되고, b) 에너지 소비를 줄임과 더불어 c) 추출효율을 증가시키게 된다.
2) 밀리-스크린(22)은 소립자와 미립자가 존재하여도 추출액체가 액체부(걸러진 액체 방출부로도 일컬어지는)안으로 통과하여 자체정화통로를 제공하게 되는데, 종래에는 상기한 입자들은 부분적으로 추출액체의 통로를 부분적으로 또는 완전히 차폐하는 경향을 띠었다.
3) 밀리-스크린(22)은 매우 매끄러운 심지어 그 홀이 스크런 와이퍼로 위에 덧입혀진 물질을 용이하게 세척할 수 있는 용이하게 닦을 수 있는 표면과, 밀리-스크린(특히 추출액체로 작동중에 윤활시)의 용이하게 미끄럼되는 표면 및, 화이퍼재질로 사용될 수 있는 태프론같은 비 마모성 세척기를 제공하게 되는데, 이는 밀리-스크린의 완전성을 유지시키고 유지비용을 감소시키게 된다.
4) 밀리-스크린(22)은 스크린내의 홀(또는 슬롯)크기보다 큰 입자가 통과하는 것을 방지함으로써 걸러진 추출-액체부가 역-분출액체용 쳄버로서 작용하게 된다. 그리고 걸러진 액체방출부내에 액체층은 추출기내의 액체층이상으로 상승가능하고 그 결과로써 유압선두가 밀리-스크린(22)의 상류면의 덧입혀진 물질이 떨어져 부유되게 되고, 현행 추출기내에 역-분출이 통상 분리스크린을 막게 되므로 산업분야에서 실시되지 않지만 본 발명에 따른 역-분출은 적은 입자와 큰 입자 및 미립자가 없으므로 역-분출작동중에 스크린의 후부면에 대해 세척되게 된다.
5) 걸러진 액체방출부는 밀리-스크린(22)을 가로지른 유압 변화도가 거의 0로 유지되는 밀리-스크린(22)에 액체유압역압을 제공하게 되고, 이는 이후 밀리-스크린(22)을 추출액체용 스크린 또는 여과기보다는 댐으로 변형하는 유압에 의해 분쇄된 고형물이 밀리-스크린(22)의 상류면에 대해 도포되는 것을 방지하게 된다.
6) 밀리-스크린은 큰 입자와 소립자 및 미립자가 걸러진 액체방출부안으로 통과하는 것을 방지함으로써, 추출기에 전술한 바와 같은 우수한 액체층 통제를 제공하게 되며, 소립자나 미립자 및 특히 큰입자들이 분출 또는 자동층 조절 밸브장치내에(제 3도에 파이프54) 존재한다면 방출액체흐름이 막힘될 수 있고 추출기층의 조절이 효과적이지 못하거나 일관되지 못하게 된다.
B. 본 발명에 따르면 수평 추출기(25;제 1B도)와 ST추출기(180; 제 1F도)의 구획된 셀 및, 일단의 추출기(제 1C도와 제 1D도 및 제 1E도)의 셀(134, 135)에 연속적으로 재공급된 액체가 추출의 다중 추출단계를 구성하게 된다. 이러한 셀은 셀안으로 유입되는(이전셀로부터 걸러진 액체방출부로부터) 분쇄된 고형물과 소립자 및 대부분의 미립자가 없는 추출액체를 구비하는 장점이 있고, 지지격자 또는 스크린(30; 제 1B도에 도시되거나 네 1F도에 참조번호 183, 제 1C도와 1D도 및 1E도에서 지지스크린(133)상에 장착된 밀리-스크린(122)와 같은)상에 장착된 의도적으로 위치된 밀리-스크린(70)으로 인해 A부(적용되지 않는 장점(6))을 제외하고)에 목록을 적은 것과 갈은 분쇄된 입자로부터 가용성 고형물 추출시에 장점이 사용된 다수의 개별셀에 의해 다중화된다.
C. 본 발명에 따르면 밀이-스크린(70)은 수직살포기(층부 23과 제 1A도)와 경사진 살포기(제 2도에 층부 43) 및 수화장치(제 1A도와 제 1B도 층부 28)의 스크롤 충부에 첨가되게도 되는데, 이러한 스프롤 층부에 첨가된 밀리-스크린은 필여전적으로 유니트를 개별부분으로 구회하고 분쇄된 고형물로부터 가용성 고형물의 적체적인 연속적인 추출내에 효과적인 역류추출단계가 가능하게 되고, 작동의 효율은 추출된 가용성 고형물의 양과 질을 크게 신장시킨 A부에 기록한 장점으로 인해 증가되게 되고, A부 (3)번에 의거 분쇄된 고형물 자체가 스크린 와이퍼가 되고 연속적으로 물질이 추출기로 공급되는 동안에는 밀리-스크린의 상류면을 세척하게 된다.
D. 본 발명에 따르면 하나 또는 다지점의 밀리-스크린의 사용으로 상당량의 소립자와 미립자를 함유한 분쇄된 고형물로부터 가용성 고형물의 액체에 의해 추출 되게 된다.
이상에서 명세서와 도면 그리고 실시예로써. 본 발명을 기재한 바, 이로 한정되는 것은 아니며 다양한 변형과 수정이 하기의 특허청구범위로 기재한 본 발명의 범주내에서 가능하다.
Claims (20)
- 제 1부와 제 2부를 갖춘 탱크와, 추출될 고형물을 상기 탱크의 제 1부로부터 제 2부쪽으로 밀어내는 적어도 하나의 스크린을 갖추고 상기 탱크 내에 장착된 적어도 하나의 컨베이어, 상기 탱크의 제 1부안으로 고형물의 유입시키는 적어도 하나의 고형물 공급부, 상기한 탱크의 제 2부로부터 소비된 고형물을 제거하는 적어도 하나의 고형물 방출부, 상기 탱크의 제 2부에 위치하고 고형물의 이동에 역류하는 흐름으로 액체추출용 매체를 유입시키는 적어도 하나의 액체 입구, 상기한 탱크의 제 1부로부터 농축된 추출액체를 제거하는 적어도 하나의 액체 출구를 구비한, 역류 액체-고형물 추출시스템을 사용하여 작은 입자를 함유한 분쇄된 고형물로부터 용해성 물지를 추출하는 장치에 있어서,상기 적어도 하나의 스크린은 탱크의 제 2부쪽으로 분쇄된 고형물을 밀도록 구성되어 설치된 적어도 하나의 밀리-스크린을 갖추되, 이 밀리-스크린은 액체가 이를 관통하게 되는 다수의 개별적인 밀리-크기의 구멍을 구비하며, 상기 밀리-스크린은 액체 입구로부터 액체 출구를 향한 액체흐름에 대해 상류면과 하류면을 갖추며, 상기한 밀리-크기의 구멍은 상류면에서의 직경이 약 0.095인치 이하로 대부분의 소립자와 미립자가 이를 관통할 수 없는 적은 크기로 되어 적어도 대부분의 소립자와 미립자들이 상기 밀리-스크린에 의해 적어도 하나의 고형물 방출부를 향해 밀리면서 적어도 하나의 밀리-스크린에서 추출액체가 빠져 나오게 되어 있는 것을 특징으로 하는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기한 밀리-스크린의 상류면내에 밀리-크기의 구멍은 약 0.001인치 내지 약 0.095인치의 크기로 되어 있는 분쇄된 고형물에서 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 밀리-스크린의 상류면내에 밀리-크기의 구멍은 약 0.002인치 내지 약 0.075인치의 크기로 되어 있는 분쇄된 고형물에서 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기한 밀리-스크린의 상류면내에 밀리-크기의 구멍은 약 0.0025인치 내지 약 0.060인치의 크기로 되어 있는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀리-스크린의 적어도 일부가 나선형상을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 내에 분쇄된 고형물을 침수시키기 위한 수화박판이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 제 1 부와 제 2 부를 갖춘 길다란 탱크와, 이 탱크의 제 1 부로부터 제 2 부쪽으로 추출될 고형물을 미는 스크린을 갖추고 상기한 탱크내에 장착된 적어도 하나의 스크롤 컨베이어, 상기 탱크의 제 1부 안으로 고형물을 유입시키는 적어도 하나의 고형물 공급부, 상기 탱크의 제 2부로부터 소비된 고형물을 제거하는 적어도 하나의 고형물 방출부, 고형물의 이동에 역행하는 흐름인 액체 추출매체를 유입시키는 탱크의 제 2부에 위치한 적어도 하나의 액체입구 및, 탱크의 제 1부로부터 농축된 추출액체를 제거하게 되는 적어도 하나의 액체출구를 구비한, 역류 액체-고형물 추출 시스템을 사용하여 소립자와 미립자를 함유한 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치에 있어서,상기 탱크내에서 액체 상부로 고형물을 이송하는, 탱크의 고형물 방출부에 위치하고 상방으로 경사진 적어도 하나의 벽을 구비하면서 방출 전에 고형물을 탈수하는 수단을 구비하고, 상기한 스크롤 컨베이어는 고형물이 방출되기에 앞서 상방으로 경사진 벽위로 고형물을 밀어주도륵 구성되고 설치되어 고형물이 상기 적어도 하나의 고형물 방출부로 보내지기 전에 액체가 부분적으로 추출되도록 된 것을 특징으로 하는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 장치.
- 적어도 하나의 탱크와 적어도 하나의 탱크로부터 농축된 추출액체를 배출하는 적어도 하나의 방출구 및, 적어도 하나의 밀리-스크린을 구비하는, 역류 액체-고형물 추출 시스템을 사용하여 소립자와 미립자를 함유한 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 방법에 있어서,적어도 약 5중량%의 소립자나 미립자를 함유하는 분쇄된 고형물을 제공하는 단계, 상기 적어도 하나의 탱크로안으로 분쇄된 고형물을 유입시키는 단계, 상기 분쇄된 고형물로부터 물질추출을 위해 적어도 하나의 탱크안으로 추출용 액체를 유입시키는 단계, 분쇄된 고형물로부터 가용성 액체를 추출하기 위해 추출용 액체와 분쇄된 고형물을 접촉시키는 단계, 추출용 액체에서 소립자나 미립자를 분리시키기 위해 추출용 액체를 상기 적어도 하나의 밀리-스크린에 실질적으로 완전히 통과시키는 단계를 수행하되, 상기 적어도 하나의 밀리-스크린은 다수의 개별 밀리-크기의 구멍을 갖추고 있으며, 또 적어도 하나의 밀리-스크린은 이를 통과하여 방출출구쪽을 향한 추출액체의 흐름에 대해 상류면과 하류면을 구비하며, 이 밀리-스크린은 상류면 상에 그 직경이 0.095인치 미만의 구멍을 구비하고 있어서 대부분의 소립자와 미립자가 이를 관통하지 못하게 되어 있고, 상기한 척어도 하나의 탱크로부터 용해된 가용성 물질로 농축된 추출액체를 제거하는 단계를 포함하는 분쇄된 고형물로부터 가용성 물질을 추출하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기한 추출되는 고형물에 적어도 약 7.5중량%의 소립자와 미립자가 함유된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기한 추출되는 가용성 물질에 적어도 약 10중량%의 소립자와 미립자가 함유된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기한 추출되는 고형물에 적어도 약 20중량%의 소립자와 미립자가 함유된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출되는 고형물에 분쇄된 동물재가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물에 분쇄된 연지벌레가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 식물재가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 주목나무껍질과 잎이 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 뚱딴지가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출된 고형물질에 분쇄된 사탕무우 및/또는 사탕수수 줄기가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항에 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 꼭두서니뿌리가 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 아몬드껍질이 포함된 것을 특징으로 하는 가용성 물질 추출방법.
- 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기한 추출된 고형물질에 분쇄된 오세이지 오렌지가 포함된 것을 특징으로 가용성 물질 추출방법.
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