KR100454378B1 - 지방유용제취설비 - Google Patents

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Abstract

지방유 처리용 제취 설비는 진공원과 연결된 용기(1)를 포함한다. 용기 내에는 구조 충전물로 충전된 증류 칼럼이 있으며, 이 칼럼을 통해 제취시킬 기름이 중력의 영향 하에서 유동하여 역류하는 제취 가스와 만난다. 또한, 하부에 배출구가 구비된 다수개의 기름 수집용 트레이가 용기 내에 존재한다. 이들 트레이 내에서 기름은 회분식으로 제취 가스에 의해 처리된다. 용기의 상부에는 기름용 유입구(7)와 진공원과의 연결부(2)가 구비되어 있다. 그 하부에는 기름용 유출구(9)가 구비된다.

Description

지방유용 제취 설비 {DEODORISATION PLANT FOR FATTY OILS}
여러 가지 식물유 또는 동물유로부터 소비재를 생산할 때, 제취 단계는 마무리 공정의 일부이다. 제취 중에, 기름은 180 ℃ 내지 275 ℃의 고온으로 가열되어 기름으로부터 휘발성 불순물과 불필요한 물질을 제거한다. 이들 물질의 끓는점은 지방유를 구성하는 다른 트리글리세리드(triglyceride)보다 낮다. 제취는 진공 상태, 10.19716 내지 203.9432 kg/m2(1 내지 20 mbar) 절대 압력 하에서 수행되며, 제거 공정은 기름에 제취 가스를 첨가함으로써 촉진된다. 이 가스는 불필요한 물질의 제거를 촉진한다.
오늘날 시장에는 연속 흐름으로 설비를 통과시켜 처리하는 것과 기름을 회분식 처리(batchwise treatment)하는 여러 종류의 제취 설비가 많이 있다. 연속 제취 방식에서는, 일반적으로 기름이 원형 쉘 방식으로 수직으로 적층된 여러 개의 트레이 또는 컨테이너 위로 흐른다. 트레이 또는 컨테이너의 바닥에는 가스를 첨가하기 위한 수단이 있다. 이와는 달리, 사이폰 효과를 갖는 수단을 이용하여 가스를 첨가할 수도 있다. 기름과 가스는 이젝터 튜브 내에서 편류판을 향해 상방으로 강제 추진되고 편류판에 부딪쳐서 미세하게 분산된다. 기름은 설비의 상부에서 용기에 첨가되어 상부 컨테이너로부터 다음 컨테이너로 흐른다. 컨테이너를 통하는 흐름을 제어하기 위해, 컨테이너에는 차폐판(screening plate)이 구비되어 있어서, 기름이 컨테이너 내의 특정 지점의 입구로부터 다른 지점의 출구로 유동한다. 용기 내에서의 지체 시간은 유동 채널의 기하학적 형태에 따라 소정치로 설정된다. 상이한 산물들 사이에서의 교환 시간이 길다.
한편 제취가 회분식으로 수행되는 경우에, 모든 작업(증류 및 표백을 위한 열 보유 단계)은 일반적으로 동일한 용기 내에서 일어난다. 이 작업 방식에 의하면 상이한 기름 산물들 사이에서의 신속하게 교환이 가능한 반면, 증류 및 열 전달 효과 모두에 좌우되므로 지체 시간이 길다.
본 발명은 진공원과 연결된 용기를 포함하는 지방유용 제취 설비에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 설비를 도시한 개략도.
도2는 상이한 기름 산물들 간의 신속한 교환을 위해 설비가 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한 개략도.
도3은 진공 용기에 연결된 열 교환기의 사시도.
본 발명은 상이한 기름 산물들 사이에서의 신속한 교환이 가능하면서 제취 설비 내에서의 상이한 작업에 대해 지체 시간을 신속하게 변경하는 문제에 대한 해결책을 제시하고 있다. 본 발명에 따른 제취 설비는 진공원에 연결된 용기를 포함하며, 이 용기 내에는 구조 충전물로 충전된 증류 칼럼과 하부에 배출구가 구비된 복수의 기름 수집용 트레이가 있는데, 상기 증류 칼럼 내에서는 제취시킬 기름이 중력의 영향 하에서 유동하여 역류하는 제취 가스와 만나며, 상기 트레이 내에서는 기름이 제취 가스에 의해 회분식으로 처리된다. 용기의 상부에는 기름 유입구와 진공원과의 연결부가 구비되며 하부에는 기름 유출구가 구비된다.
칼럼은 접촉 면적을 증가시키고 기름과 제취 가스 사이의 접촉 시간을 증가시킬 목적으로 전술한 바와 같은 구조 충전물로 충전되어 있다. 이와 같은 충전물은 시판되고 있으며 많은 다양한 용도로 사용된다. 칼럼을 통과하는 시간은 일반적으로 5 내지 15 분이다. 칼럼의 효율에 따라 소정의 제취(휘발성 불순물의 제거)가 저온에서도 일어나는데, 이는 전이지방산(transfatty acid)의 형성을 막는다. 작업 압력(진공 상태)은 50.9858 kg/m2(5 mbar) 미만으로 낮게 유지되며, 필요하다면 10.1972 kg/m2(1 mbar) 미만도 가능하다. 칼럼 내에서의 효과적인 접촉은 필요로 하는 제취 가스의 양을 저하시킨다.
일반적으로 칼럼은 용기의 최상부에 설치되지만, 필요하다면 첫 번째 회분식 처리를 위한 하나 또는 몇 개의 트레이가 칼럼 위에 설치될 수 있음은 물론이다. 증류 칼럼이 용기의 상부에 설치된 경우에, 기름은 소정의 높은 온도로 가열된 증류 칼럼으로 적절히 첨가된다. 용기 내에서의 지체 시간은 20 분 내지 75 분으로 설정될 수 있다.
트레이에 흐름 안내 삽입체는 없지만, 트레이의 바닥 부근에 제취 가스를 공급하기 위한 수단이 구비되는 것이 바람직하다.
제취 가스용 연결부가 용기로부터의 유출구 부근에서 용기의 하부에 설치된다.
본 발명에 따른 제취 설비에는 각 트레이 상부의 공간을 칼럼 아래의 공간과 연결시키는 튜브가 구비되는 것이 바람직한데, 이는 전체 용기 내의 진공이 소정수준이 되도록 한다.
본 발명에 따르면, 열 교환기가 진공 용기로부터의 유출구에 설치되는 것이 바람직하다. 이 열 교환기는 차단 밸브에 의해 상호 연결된 구역들로 분할되어 있다. 각 구역에는 제취 가스의 공급을 위한 수단이 있다. 구역들은 상이한 높이로 설치되어 기름이 중력에 의해 한 구역으로부터 다른 구역으로 유동할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다. 진공 용기로부터 유출되는 처리된 기름은 최상부의 구역에 유입된다. 각 구역에는 용기 내에서 처리될 기름이 통과하는 튜브도 구비된다. 처리되지 않은 기름은 처리된 기름에 의해 가열되는데, 이는 에너지 절약 차원에서 유용하다. 열 교환기 내에 사용된 제취 가스는 칼럼 아래의 공간으로 유입되어 칼럼 내에서도 제취를 위해 사용된다.
본 발명에 따른 제취 설비를 첨부된 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 제취 설비는 진공원과의 연결부가 구비된 용기(1)를 포함한다. 용기의 상부에는 용기의 구역을 완전히 채우고 있는 구조 충전물로이루어진 증류 칼럼(3)이 있다. 용기의 하부에는 하측면에 유출구(5, 5')가 구비된 바닥부(4, 4')이 있다. 유출구의 하부에는 차단 밸브(6, 6')가 있다. 상기 바닥부(4, 4')와 용기의 원형 벽은 기름이 수집되는 트레이를 형성한다. 용기의 상부에는 용기 내에서 처리될 기름 산물용 공급 튜브(7)가 있다. 칼럼의 위에는 첨가된 기름 산물을 용기의 전체 구역에 걸쳐서 분배하기 위한 수단(8)이 있다. 또한 용기 바닥부에는 처리된 산물이 배출되는 유출구(9)가 있는 용기의 하부에 의해 형성된 트레이가 있다. 진공 용기의 외부에는 최하부 바닥부(4') 아래의 공간을 칼럼(3) 아래의 공간과 연결시키는 튜브(10)가 있다. 또한 바닥부(4, 4') 사이의 공간은 튜브(10, 11)를 통해 칼럼(3)의 아래 공간과 연결된다. 바닥부(4, 4') 바로 위에는 제취 가스용 유입 튜브(12, 12')가 있다. 상기 가스의 유입 튜브(13)는 하부 트레이에도 설치되었다.
도시된 종류의 설비는 다음의 방식으로 사용될 수 있다. 제취 설비 내에서 처리하고자 하는 기름은 예열하고, 공기 제거(deaeration)하고, 추가로 공기를 제거하면서 250 내지 260 ℃의 제취 온도로 가열함으로써 공지된 방식으로 예처리된다.
상기 가열 후에 기름은 파이프(7)를 통해 제취 설비로 보내지고 칼럼(3)의 구역에 걸쳐 분배된다. 기름은 비활성 충전물에 의해 계속적으로 변화되어 재분할되는 얇은 막 형태로 칼럼을 통해 하방으로 흐른다. 칼럼 내에서 기름 막은 역류하는 제취 가스와 만난다. 연결부(2)를 통해 진공원과 연결된 용기 내의 압력은5.0986 내지 203.9432 kg/m2(0.5 내지 20 mbar)이다. 제취 가스는 일반적으로 증기로 구성되지만 질소 가스 또는 이산화탄소도 사용될 수 있다.
휘발성의 불필요한 산물은 제취 가스 및 진공의 영향 하에서 기름으로부터 날아간다.
기름이 칼럼을 통과하면, 기름은 용기의 벽으로 둘러싸여 바닥부(4) 위에 형성된 제1 트레이 내에 수집된다. 바닥부(4) 부근에, 제취 가스 공급용 수단(12)이 있다. 수집된 양의 기름을 통과한 후에 칼럼의 하부에 대해 상방으로 유동하는 가스의 대부분이 상기 트레이 안에 공급된다. 연속 방식으로 칼럼을 통해 유동한 기름은 바닥부(4)에 의해 구획된 트레이 내에 수집된다. 여기서 기름이 소정 시간 동안 보유되는 동안에, 제취 가스가 기름을 통과한다. 이러한 처리 중에, 온도가 높기 때문에 기름에는 화학 반응이 일어난다. 가스가 전체 시간 동안 기름을 통과하여 유동하므로 불필요한 분해 산물이 제거된다.
소정의 지체 시간 후에 밸브(6)가 개방되고 기름은 바닥부(4') 및 용기의 벽으로 형성된 다음 트레이로 전달된다. 이 트레이에서도 제취 가스가 튜브 수단(12')을 통해 공급된다.
소정의 지체 시간이 지나면, 밸브(6')가 개방되고 기름은 용기의 바닥부에 수집된다. 적정 시간 후에 기름은 유출구(9)를 통해 배출된다. 제취 가스가 여기서도 수단(13)을 통해 첨가된다.
용기(1)로부터 처리된 기름은 제취 가스가 튜브 수단(15)을 통해 첨가되는열 교환기(14)로 보내진다. 열 교환기 내에는, 후에 용기 내에서 처리될 기름이 강제 유입되는 U자형 튜브(16)도 있다. 처리되지 않은 기름은 용기(1)로부터 배출되는 제취된 기름에 의해 가열된다. 냉각된 처리된 기름은 출구(17)를 통해 열 교환기로부터 배출된다. 가스는 튜브(10)에 연결된 튜브(18)를 통해 열 교환기로부터 배출된다. 이와 같은 배치를 통해, 열 교환기 내에서 제취를 위해 사용되었던 가스는 칼럼(3) 내에서도 이용된다.
도시된 실시예에서는 설비가 하나의 칼럼과 회분식 처리를 위한 2개의 트레이를 포함하고 있다. 그러나 본 발명의 범주 내에서 더 많은 칼럼과 더 많은 혹은 적은 트레이가 구비될 수 있음은 물론이다.
전술된 바와 같이, 회분식 처리를 위한 트레이는 바닥부와 용기의 벽에 의해 형성된다. 트레이 내에는 흐름 안내 삽입체가 없으나, 기름은 소정 부피가 될 때까지만 수집된다. 각 트레이 내의 액체 수위는 최대 50 내지 60 ㎝이다.
도3은 열 교환기(절약 장치)(14)를 상세히 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 열 교환기는 연결된 3개의 구역(14, 14', 14")들로 나뉘었다. 기름은 유출구(9)에 연결된 파이프를 통해 최상부 구역(14)으로 유입된다. 제취 가스는 튜브 수단(도면에 도시되지 않음)을 통해 각 구역으로 첨가된다. 가스는 튜브(18)에 연결된 튜브들을 통해 상기 구역들로부터 배출된다. 가열시킬 기름은 그 유입구 및 유출구가 각 구역의 바닥부 부근에 위치된 것으로 도시된 U자형의 튜브(16)로 보내진다. 상기 구역의 상부에는 관측 유리가 있다.
전술한 바와 같이, 처리된 기름은 최상부 구역으로 유입되고 소정의 지체 시간 후에 최상부 구역으로부터 배출된다. 구역들 사이에는 열 교환기 내의 모든 구역들을 연이어 사용하거나 다른 종류의 기름으로 교환시키고자 하는 경우에 한 구역을 비울 수 있도록 차단 밸브(19, 19')가 있다. 기름은 중력에 의해 한 구역으로부터 다음 구역으로 흐르고 유출구(17)를 통해 열 교환기로부터 배출된다.
본 발명에 따른 제취 설비는 기름 산물을 다른 것으로 교환하고자 하는 경우에 더욱 유용하다. 도2에는 이와 같은 교환이 어떻게 일어나는지 개략적으로 도시되었다. 밸브(V1, V2)는 트레이의 유출구를 차단하는 한편, 밸브(V3)는 용기(1)의 유출구를 차단한다.
용기 바닥부의 기름이 대부분 비워지면, 기름 교환이 개시된다. 칼럼으로의 기름 공급이 중단되고 칼럼 내에 있는 기름은 상부 트레이로 배출된다. 하부 트레이 내에서 열 처리된 기름은 밸브(V2)를 개방함으로써 용기의 하부로 이송된다. 그 후에, 상부 트레이 내의 기름은 밸브(V1)를 개방함으로써 하부 트레이로 보내진다. 상부 트레이가 비워지고 하부 트레이 내의 내용물이 용기(1)의 바닥부에 이송되면, 기름 교환이 이루어지고 새 기름이 칼럼에 첨가된다. 그런 후에, 새 기름은 하부 트레이가 비어 있는 동안에 상부 트레이 내에 수집된다.

Claims (6)

  1. 진공원과 연결된 용기를 포함하는 지방유 처리용 제취 설비이며,
    용기(1) 내에 구조 충전물로 충전된 증류 칼럼(2)과 하부에 배출구가 구비된 다수개의 기름 수집용 트레이가 있으며, 상기 칼럼을 통해 제취시킬 기름이 중력의 영향 하에서 유동하여 역류하는 제취 가스와 만나며, 상기 트레이 내에서 기름은 회분식으로 제취 가스에 의해 처리되며, 용기의 상부에는 기름용 유입구(7)와 진공원과의 연결부(2)가 구비되었으며 그 하부에는 기름용 유출구(9)가 구비된 것을 특징으로 하는 지방유 처리용 제취 설비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 칼럼(2)은 용기 내의 트레이 위에 설치된 것을 특징으로 하는 제취 설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트레이에 흐름 안내 삽입체는 없으나, 각각의 바닥부에 제취 가스를 기름에 첨가하기 위한 수단(12, 12')이 구비된 것을 특징으로 하는 제취 설비.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용기의 유출구 부근에서 용기의 하부에 있는 바닥부 트레이에 제취 가스 공급용 수단(13)이 있는 것을 특징으로 하는 제취 설비.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용기에는 각 트레이 상부 공간을 칼럼 하부 공간과 연결시키는 튜브(10, 11)가 구비되며, 이 튜브는 전체 용기 내의 압력이 소정 수준이 되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 제취 설비.
  6. 제1항에 있어서, 열 교환기(14)는 용기로부터의 유출구(9)와 연결된 구역들로 분할되었으며, 이들 구역은 차단 밸브(19, 19')에 의해 상호 연결되었고 제취 가스 공급용 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 제취 설비.
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