KR100693300B1 - Poly latic acid manufacturing apparatus using vertical type centrifugal and method - Google Patents

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Abstract

Provided are an apparatus for preparing poly(lactic acid) which is a biodegradable plastic having a high molecular weight, a high transparency and a strong heat resistance, and its method. The apparatus comprises a mixing unit(10) which comprises a corn starch supply device(11), a corn starch and water mixing device(12) and a stirring tank(14); a fermentation unit(20) which comprises a fermentation tank(21) provided with a stirrer(22) and an injection hole(23) at the upper central part; a first polymerization unit(30) which is provided with an electrodialysis device(31) and a discharge pipe(37); a second polymerization unit(40) which comprises a second polymerization tank connected to the discharge pipe and comprising a stirrer, a nitrogen injection hole and a heat exchanger at the upper part and a transfer pipe(45) at the lower part, a heating jacket installed at the surroundings of the second polymerization tank and a recovery tank installed at one end of the heat exchanger; a centrifugation unit(50) which comprises a screw and an internal space at the inside, and is provided with a heater, the transfer pipe(45) at the upper part of the internal space and a discharge pipe(55) whose one side is provided to the lower part of the internal space through an inlet and whose other side comprises the discharge pipe(55) connected to an extrusion unit(60); an extrusion unit(60) which is provided with a motor and an extrusion mold having a temperature control device; a cooling unit(70); and a cutting unit(80).

Description

수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치 및 방법{Poly latic acid manufacturing apparatus using vertical type centrifugal and method}Poly lactic acid manufacturing apparatus using vertical type centrifugal and method

도 1은 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치를 나타내는 전체구성도이고,1 is an overall configuration showing a polylactic acid production apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치의 발효수단을 나타내는 구성도이고,Figure 2 is a block diagram showing the fermentation means of the polylactic acid production apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치의 1차 중합수단을 나타내는 구성도이고, 3 is a block diagram showing the primary polymerization means of the polylactic acid production apparatus using the vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치의 2차 중합수단과 원심분리수단을 나타내는 구성도이고, Figure 4 is a block diagram showing the secondary polymerization means and centrifugation means of the polylactic acid production apparatus using the vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치의 압출수단과 냉각수단 및 절단수단을 나타내는 구성도이고, Figure 5 is a block diagram showing the extrusion means, cooling means and cutting means of the polylactic acid production apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention,

도 6은 도 1에 의한 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조방법을 나타내는 공정도이다.6 is a process chart showing a method for producing polylactic acid using a vertical high temperature special centrifugal separator according to FIG. 1.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

10 : 혼합수단 11 : 정량공급장치 12 : 혼합장치10: mixing means 11: fixed-quantity supply device 12: mixing device

14 : 교반탱크 15, 22 : 교반기 16, 23 : 투입구14: stirring tank 15, 22: agitator 16, 23: inlet

20 : 발효수단 21 : 발효탱크 24 : 발효액공급관20: fermentation means 21: fermentation tank 24: fermentation broth supply pipe

25 : 여과장치 26 : 유산이송관 30 : 1차 중합수단25 filtration device 26 lactic acid transfer pipe 30 primary polymerization means

31 : 전기투석장치 32 : 유산염분리기 33 : 유산정제기31: electrodialysis apparatus 32: lactate separator 33: lactic acid purifier

34 : 1차중합탱크 35 : 유산공급관 36 : 환류액공급관34: primary polymerization tank 35: lactic acid supply pipe 36: reflux supply pipe

37 : 배출관 40 : 2차 중합수단 41 : 2차 중합탱크37: discharge pipe 40: secondary polymerization means 41: secondary polymerization tank

42 : 열교환기 43 : 회수탱크 44 : 가열용자켓42 heat exchanger 43 recovery tank 44 heating jacket

45 : 이송관 46, 56 : 고열용기어펌프 50 : 원심분리수단 45: transfer pipe 46, 56: high temperature gear pump 50: centrifugal separation means

51 : 스크류 52 : 히터 54 : 회수탱크51 screw 52 heater 54 recovery tank

60 : 압출수단 61 : 모터 62 : 압출금형60: extrusion means 61: motor 62: extrusion mold

70 : 냉각수단 71 : 분사기 80 : 절단수단70: cooling means 71: injector 80: cutting means

본 발명은 유산의 중축합으로 합성된 생분해성 합성고분자인 폴리유산(Poly Latic Acid)을 제조하기 위해 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable plastic production apparatus and a manufacturing method using a vertical high-temperature special centrifuge to produce a polylactic acid (Poly Latic Acid), a biodegradable synthetic polymer synthesized by polycondensation of lactic acid.

생분해성 플라스틱 (biodegradable plastic)이란 박테리아, 곰팡이 및 조류와 같이 자연적으로 발견되는 미생물의 작용에 의해 분해되는 플라스틱으로,사용중에는 범용 플라스틱과 동등한 물성을 유지하나, 사용후 폐기 또는 자연상태에 버려졌을 때, 자연계에 존재하는 미생물 (박테리아, 곰팡이 및 조류) 에 의해 물과 이 산화탄소 등으로 완전히 분해되는 수지를 말한다.Biodegradable plastic is a plastic that is decomposed by the action of microorganisms found naturally, such as bacteria, fungi and algae.It maintains the same physical properties as general-purpose plastics during use, but when disposed of or discarded after use It refers to a resin that is completely decomposed into water and carbon dioxide by microorganisms (bacteria, fungi and algae) present in nature.

현대사회는 플라스틱 시대라고 부를 수 있을 만큼 플라스틱은 우리생활 곳곳에 널리 사용되고 있다. 플라스틱 제품은 가볍고 강한 특성으로 인해, 각종 생활용품, 가전제품, 산업자재, 의료기기, 레저용품 등의 소재로서 다방면에 걸쳐 사용되고 있으며, 산업화 된지 수십년이 지난 오늘날까지도 생산량과 소비량 모두 크게 증가하고 있다. 그러나, 일반적으로 널리 사용되고 있는 합성수지 (PE, PP, PVC, PS, PET 등) 의 대부분은 자연환경에서 분해되지 않기 때문에 사용후 버려지는 대량의 플라스틱 폐기물을 어떻게 처리할 것인지가 커다란 사회문제가 되고 있습니다. Plastics are widely used throughout our lives so that modern society can be called the plastic age. Due to its light and strong characteristics, plastic products are used in various fields as materials for various household goods, home appliances, industrial materials, medical devices, and leisure products, and even today, many decades after industrialization, both production and consumption have increased greatly. . However, since most of synthetic resins (PE, PP, PVC, PS, PET, etc.) that are widely used in general are not decomposed in the natural environment, how to handle large amounts of plastic waste discarded after use is a big social problem. .

특히, 합성수지는 생활주변에서 많이 쓰이며, 그 경량성으로 인하여 실제 버려지는 양에 비해 눈에 많이 띄는 관계로 환경을 오염시키는 주범으로 인식되고 있습니다. (예: 각종 비닐봉투, 포장지, 스티로폼 등) In particular, synthetic resins are widely used in everyday life, and due to their light weight, they are recognized as the main contributors to the environment because they are more noticeable than the amount actually thrown away. (E.g. various plastic bags, wrapping paper, styrofoam, etc.)

또한 바다에 유출되는 플라스틱 제품(각종 폐비닐, 어망, 낚시줄 등) 또한 수십만톤에 달하며, 이 폐기물은 해양에 축적되어 어장 및 해양생태계에 많은 피해를 입히는 등의 문제도 발생하고 있습니다.There are also hundreds of thousands of tons of plastic products (various waste plastics, fishing nets, fishing lines, etc.) spilled into the sea, and these wastes accumulate in the ocean, causing a lot of damage to fisheries and marine ecosystems.

폴리유산은 유산을 탈수축중합 한 것으로 , 종래에서부터 식물성전분에 유산균을 작용시키고 유산발효에 의한 유산을 얻을 수 있는 것으로 알려져 왔다. 하지만 조래의 공법에 의하면, 발효의 과정에서 반응액의 PH가 저하하고, 유산균의 활성이 저해되는 일이 많아, 고농도의 유산을 효율 좋게 얻는 것이 곤란하다.Polylactic acid has been known to be able to obtain lactic acid by lactic acid fermentation by acting lactic acid bacteria to vegetable starch, which has been decondensation polymerization of lactic acid. However, according to the conventional method, the pH of the reaction solution decreases during the fermentation process, and the activity of the lactic acid bacteria is often inhibited, and it is difficult to efficiently obtain a high concentration of lactic acid efficiently.

이러한 반응액의 PH 저하는, 식물성전분과 유산균을 작용시킬 때, 그 발효에 의해 생성된 유산이 발효조 내에서 잔존하는 것에 의해 기인하는 것으로 추측되고 있다.It is speculated that the lowering of the pH of the reaction solution is caused by the remaining of the lactic acid produced by the fermentation in the fermenter when the vegetable starch and the lactic acid bacteria are acted upon.

또한, 폴리유산은 농축처리된 유산에 촉매를 적량하게 가하여 교반하면서 가열하는 것에 의해 유산이 탈수축중합함으로서 얻어지는 것으로 알려져 있다. 이때, 탈수축중합 반응에서 생성된 물을 장치외부로 배출하는 것이 필요하며, 일본특허공개공보 제2003-335850호에 기재된 것과 같이, 종래에는 이러한 물을 배출하는 방법으로서 물을 감압 증산시키는 방법이 이용되고 있다.In addition, polylactic acid is known to be obtained by dehydrogenation-condensation polymerization of lactic acid by appropriately adding a catalyst to the concentrated lactic acid and heating with stirring. At this time, it is necessary to discharge the water generated in the deshrinkage polymerization reaction to the outside of the apparatus, and as described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-335850, conventionally a method for releasing water under reduced pressure as a method of discharging such water It is used.

하지만, 물을 감압증산시키는 방법에 의해서는 중합반응이 진행됨에 따라 중합물의 점도가 높게 되기 때문에 물의 해리속도가 늦게되고, 효율좋은 탈수를 수행하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.However, according to the method of evaporating the water under reduced pressure, as the polymerization reaction proceeds, since the viscosity of the polymer becomes high, the dissociation rate of the water becomes low and efficient dehydration is impossible.

또한, 종래에는 촉매분리방법으로 1차에서는 용해공정을 통하여 다시 폴리유산을 정제하다 보니 압출에서 제품절단까지 반복되며, 폴리유산을 재용해시 사용되는 유기용제등은 환경이나 사용시 애로가 많은 단점이 있다.In addition, in the prior art, the polylactic acid is purified again through the dissolution process in the catalyst separation method, so it is repeated from the extrusion to the cutting of the product. have.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 옥수수 전분과 유산을 이용하여 1차 중합공정후에 제조된 폴리유산을 2차중합시켜 분자량을 높이고 고온상태에서 원심분리하여 폴리유산에 투입되었던 촉매를 분리시켜 정제함으로서 분자량이 높고 투명도가 높은 고품질의 폴리유산을 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems as described above, in the present invention, the polylactic acid prepared after the first polymerization process using corn starch and lactic acid to secondary polymerization to increase the molecular weight and centrifuged at high temperature to give a catalyst that was introduced into the polylactic acid. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for producing high quality polylactic acid having high molecular weight and high transparency by separation and purification.

목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성에서는, 옥수수전분을 공급하기 위한 정량공급장치(11)와 상기 옥수수전분과 물을 혼합되는 혼합장치(12)와 공급관(13)으로 연결되고 상부 중앙에 교반기(15)와 투입구(16)가 구비된 교반탱크(14)로 구성된 혼합수단(10)과, 발효탱크(21) 상부 중앙에 교반기(22)와 투입구(23)가 구비된 발효수단(20)과, 농축부(31)와 하부에 유산배출관(37)이 구비된 저장탱크(36)로 구성되는 유산저장수단(30)으로 구성된 폴리유산 제조장치(100)에 있어서; 상기 1차중합수단(30) 하부에 구비된 배출관(37)에 연결되고 상부에 교반기 (411)와 질소투입구(412) 및 열교환기(42)가 설치되고 하부에 연결된 이송관(45)이 구성된 2차 중합탱크(41)와, 상기 2차중합탱크(41) 둘레방향으로 구비된 가열용자켓(44)과, 상기 열교환기(42) 일측 끝단에 설치된 회수탱크(43)로 구성된 2차 중합수단(40)과; 유입구(531)를 통해 내부공간(53) 상부에 상기 이송관(45)이 설치되고 일측은 유입구(531)를 통해 상기 내부공간(53) 하부까지 구비되고 타측은 압출수단 (60)에 연결된 배출관(55)과, 히터(52)와, 내측에 스크류(51)와 내부공간(53)이 구비된 원심분리수단(50)과, 상기 배출관(55)에 연결되고 일측에 모터(61)가 구비되고 타측은 다수의 원형홀(621)이 구비된 온도조절장치가 구비한 압출금형(62)으로 구성된 압출수단(60)과, 상기 공기와 물을 분사하는 분사기(71)와 이송기(72)를 구비한 냉각수단(70)과; 절단수단(80);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In the configuration of the present invention for achieving the object, the quantitative supply device 11 for supplying corn starch and the mixing device 12 and the supply pipe 13 for mixing the corn starch and water and the agitator ( 15) and a mixing means (10) consisting of a stirring tank (14) having an inlet (16), a fermentation means (20) provided with a stirrer (22) and an inlet (23) in the upper center of the fermentation tank (21); In the polylactic acid production apparatus 100 consisting of a lactic acid storage means 30 consisting of a condensation part 31 and a storage tank 36 provided with a lactic acid discharge pipe 37 in the lower portion; It is connected to the discharge pipe 37 provided in the lower portion of the primary polymerization means 30, the stirrer 411 and the nitrogen inlet 412 and the heat exchanger 42 is installed on the upper portion and the transfer pipe 45 is connected to the lower Secondary polymerization tank 41, the secondary polymerization tank composed of a heating jacket 44 provided in the circumferential direction of the secondary polymerization tank 41, and the recovery tank 43 provided at one end of the heat exchanger (42) Means 40; The transfer pipe 45 is installed in the upper portion of the inner space 53 through the inlet 531, one side is provided to the lower portion of the inner space 53 through the inlet 531, the other side is discharge pipe connected to the extrusion means (60) (55), a heater (52), a centrifugal separation means (50) provided with a screw (51) and an inner space (53) inside, and a motor (61) connected to one side of the discharge pipe (55). And the other side is an extrusion means 60 composed of an extrusion mold 62 with a temperature control device having a plurality of circular holes 621, and an injector 71 and a conveyor 72 for injecting the air and water. Cooling means 70 provided with; Cutting means 80; characterized in that comprises a.

여기서 상기 원심분리수단(50)은 외측 둘레방향으로 히터(52)가 구비되고, 하부에 구비된 회수관(541)에 회수탱크(54)가 연결되며, 수직방향으로 설치되며, 상기 배출관(55)과 이송관(45)은 열선이 구비된 온도조절장치가 부착되고 고열용기어펌프(46)가 구비된 것을 특징으로 한다.Here, the centrifugal separation means 50 is provided with a heater 52 in the outer circumferential direction, the recovery tank 54 is connected to the recovery pipe 541 provided at the bottom, is installed in the vertical direction, the discharge pipe 55 ) And the transfer pipe 45 is attached to a temperature control device provided with a heating wire, characterized in that the high heat gear pump 46 is provided.

목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법에서는 옥수수전분과 물을 혼합하고 혼합된 옥수수전분과 물에 효소류를 투입하여 액당으로 만들기 위한 혼합공정 (S10)과; 상기 혼합공정(S10)에서 나온 액당이 투입되고 유산균이 투입되어 가열함으로 발효시키고, 상기 발효액을 분순물로부터 여과하여 발효 여액인 유산을 만드는 발효공정(S20)과; 상기 발효공정(S20)에서 나온 유산을 상기 유산분리기(32)과 유산농축기(33)에 의해 제조된 산을 가열하여 중합시키기 위한 1차 중합공정(S30)으로 제조되는 폴리유산 제조방법에 있어서; 1차 중합된 폴리유산에 질소를 투입하고 150℃~250℃의 고온을 유지하며 교반여 2차 중합시키는 2차 중합공정(S40)과; 상기 2차 중합공정(S40)후 2차 중합된 폴리유산을 고열용의 원심분리수단 (50)을 이용하여 원심력과 비중의 차이로 폴리유산과 촉매로 분리시키는 원심분리공정(S50)과; 상기 원심분리공정(S50) 후에 온도조절장치에 의해 고열상태를 유지하며 모터(61)로 가압하고 압출금형(62)에 의해 압출된 폴리유산을 뽑아내는 압출공정 (S60)과; 상기 압출공정(S60)으로 압출된 폴리유산을 이송기(72)로 이송시키면서 공기와 물을 분사하는 분사기(71)에 의해 냉각시키는 냉각공정(S70)과; 상기 냉각공정(S70)으로 냉각된 폴리유산을 절단수단(80)을 이용하여 작은 조각으로 절단하는 절단공정(S80);으로 제조되는 것을 특징으로 한다.In the production method of the present invention for achieving the object mixing step (S10) for mixing the corn starch and water to make the liquid sugar by adding enzymes to the mixed corn starch and water; A fermentation step (S20) in which the liquid sugar from the mixing step (S10) is added and the lactic acid bacteria are added and fermented by heating, and the fermentation broth is filtered from the impurities to form lactic acid as a fermentation filtrate; In the polylactic acid production method produced by the primary polymerization step (S30) for polymerizing the lactic acid from the fermentation step (S20) by heating the acid produced by the lactic acid separator 32 and the lactic acid concentrator (33); Adding a nitrogen to the first polymerized polylactic acid and maintaining a high temperature of 150 ° C. to 250 ° C., followed by a second polymerization step (S40); A centrifugation step (S50) of separating the second-polymerized polylactic acid after the second polymerization step (S40) into a polylactic acid and a catalyst by a difference in centrifugal force and specific gravity using a centrifugal means (50) for high heat; An extrusion step (S60) of maintaining the high temperature state by the temperature control device after the centrifugal separation step (S50) and pressing the motor 61 and extracting the polylactic acid extruded by the extrusion mold 62; A cooling step (S70) of cooling the polylactic acid extruded in the extrusion step (S60) by an injector (71) injecting air and water while transferring the polylactic acid to the feeder (72); And a cutting step (S80) of cutting the polylactic acid cooled by the cooling step (S70) into small pieces using the cutting means (80).

또한, 상기 원심분리공정(S50)은 고열 상태인 150~250℃로 2차 중합된 폴리유산을 원심분리수단에 구비된 히터에 의해 150~250℃의 고열상태에서 원심분리되 는 것을 특징으로 한다.In addition, the centrifugation step (S50) is characterized in that the polylactic acid secondary polymerization at 150 ~ 250 ℃ in a high temperature state centrifuged in a high temperature state of 150 ~ 250 ℃ by a heater provided in the centrifugation means. .

이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치를 나타내는 전체구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치의 발효수단을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치의 1차 중합수단을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치의 2차 중합수단과 원심분리수단을 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조장치의 압출수단과 냉각수단 및 절단수단을 나타내는 구성도이고, 도 6은 도 1에 의한 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 생분해성 플라스틱 제조방법을 나타내는 공정도이다.1 is an overall configuration showing a biodegradable plastic manufacturing apparatus using a vertical high temperature special centrifuge according to the present invention, Figure 2 is a fermentation means of a biodegradable plastic manufacturing apparatus using a vertical high temperature special centrifuge according to the present invention 3 is a block diagram showing a primary polymerization means of a biodegradable plastic manufacturing apparatus using a vertical high temperature special centrifuge according to the present invention, Figure 4 is a vertical high temperature special centrifuge according to the present invention Figure 2 is a block diagram showing the secondary polymerization means and centrifugation means of the biodegradable plastics manufacturing apparatus using, Figure 5 is an extrusion means, cooling means and cutting of the biodegradable plastics manufacturing apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator according to the present invention Figure 6 is a block diagram showing the means, Figure 6 is a biodegradable flask using a vertical high temperature special centrifuge according to Figure 1 A process chart showing a manufacturing method.

도 1은 본 발명에 따른 생분해성 플라스틱 제조장치를 나타내는 전체구성도로 생분해성 플라스틱을 제조장치(100)는 크게 혼합수단(10), 발효수단(20), 1차 중합수단(30), 2차 중합수단(40), 원심분리수단(50), 압출수단(60), 냉각수단(70), 절단수단(80)을 포함하여 구성된다.1 is an overall configuration showing a biodegradable plastic manufacturing apparatus according to the present invention, the biodegradable plastic manufacturing apparatus 100 is largely mixing means 10, fermentation means 20, primary polymerization means 30, secondary It comprises a polymerization means 40, centrifugation means 50, extrusion means 60, cooling means 70, cutting means (80).

상기 혼합수단(10)은 옥수수전분을 모터의 구동에 의해 정량으로 공급하는 정량공급장치(11)와, 상기 정량공급장치(11)에 의해 투입된 옥수수 전분과 물을 혼합하기 위한 혼합장치(12)로 구성되고, 상기 혼합장치(12)와 연결된 공급관(13)을 통해 교반탱크(14)로 유입되어 상부 중앙에 구비된 교반기(15)로 옥수수전분과 물 을 교반하고 연속적으로 투입구(16)를 통해 효소와 첨가제를 투입하여 교반하여 생성된 액당을 교반탱크(14) 하부에 구성된 액당공급관(17)을 통해 발효수단(20)으로 공급된다.The mixing means 10 is a quantitative supply device 11 for supplying corn starch in a fixed amount by the driving of the motor, and a mixing device 12 for mixing the corn starch and water introduced by the quantitative supply device 11 It is composed of, through the supply pipe 13 connected to the mixing device 12 is introduced into the stirring tank 14, the corn starch and water with the stirrer 15 provided in the upper center and the inlet 16 continuously The liquid sugar produced by adding and stirring the enzyme and the additive is supplied to the fermentation means 20 through the liquid sugar supply pipe 17 configured under the stirring tank 14.

도 2를 참조하면, 상기 발효수단(20)은 액당공급관(17)과 연결되고 상부 중앙에 교반기(22)가 구비되었으며 유산균과 첨가제 및 영양제를 투입하기 위한 투입구(23)가 구비된 발효탱크(21)로 구성되며, 상기 발효탱크(21)의 소정의 거리에 설치되고 연결관(251, 252)를 구비한 2개의 여과장치(25)는 상기 발효탱크(21)의 하부에 구비된 공급관(24)과 상부연결관(251)에 연결되고 상기 여과장치(25) 하부에 구비된 하부연결관(252)은 유산이송관(26)과 연결된 구성이다.Referring to Figure 2, the fermentation means 20 is connected to the liquid sugar supply pipe 17, the stirrer 22 is provided in the upper center and the fermentation tank equipped with an inlet 23 for injecting lactic acid bacteria, additives and nutrients ( 21, the two filtration device 25 is installed at a predetermined distance of the fermentation tank 21 and provided with connecting pipes (251, 252) is provided with a supply pipe provided in the lower portion of the fermentation tank (21) The lower connection pipe 252 connected to the upper connection pipe 24 and the lower connection pipe 251 is provided in the lower portion of the filtering device 25 is connected to the lactic acid transport pipe (26).

도 3을 참조하면, 상기 1차 중합수단(30)은 상기 유산이송관(26)에 연결된 유산염분리기(32)와 유산정제기(33)로 구성된 전기투석장치(31)와, 일측은 상기 유산정제기(33)에 구비된 유산공급관(35)이 1차중합탱크(34)로 연결되고 타측은 환류액공급관(36)이 구비되었으며, 상기 저장탱크(34) 하부에는 배출관(37)이 구비된다.Referring to FIG. 3, the primary polymerization means 30 includes an electrodialysis apparatus 31 composed of a lactate separator 32 and a lactic acid purifier 33 connected to the lactic acid transport pipe 26, and one side of the lactic acid purifier. The lactic acid supply pipe (35) provided at (33) is connected to the primary polymerization tank (34), and the other side is provided with a reflux supply pipe (36), and the discharge tank (37) is provided at the lower portion of the storage tank (34).

여기서 상기 전기투석장치(31)는 중앙의 격벽(321)이 구비되고 양측으로 음이온투과막(322)과, 일측은 유산염액관(325)이 구비되고 타측은 탈유산염관(326)이 구비되어 상기 환류액공급관(36)에 연결되며 일측은 양극(324)이 형성되고 타측은 음극(323)이 형성된 유산염분리기(32)와, 중앙에 2개의 격벽(321)이 설치되고 상기 격벽(321) 사이에 상기 유산염액관(3425)이 연결되며 양측으로 음이온투과막 (322) 이 설치되어 일측에 형성된 양극(324)에 유산공급관(35)이 구비되어 상기 저장탱크(34)에 연결되고 타측에 형성된 음극(323)에는 알카리액관(331)이 구비되어 상기 환류액공급관(36)에 연결된 유산정제기(33)로 구성된다.Here, the electrodialysis apparatus 31 is provided with a central partition wall 321 and an anion permeable membrane 322 on both sides, and one side is provided with a sulphate solution tube 325, and the other side is provided with a desulphate tube 326. It is connected to the reflux supply pipe 36, one side of the anode 324 is formed and the other side of the lactate separator 32 is formed, and two partitions 321 are installed in the center and the partition 321 The lactic acid solution pipe (3425) is connected between the anion permeable membrane 322 is installed on both sides is provided with a lactic acid supply pipe 35 on the anode 324 formed on one side is connected to the storage tank 34 and the other side The formed negative electrode 323 is provided with an alkaline liquid pipe 331 is composed of a lactic acid purifier 33 connected to the reflux liquid supply pipe (36).

도 4를 참고하여 본 발명의 1차 중합수단(30) 이후의 구성을 살펴보면, 2차 중합수단(40)은 상기 1차중합탱크(34) 하부에 구비된 배출관(37)에 연결된 2차 중합탱크(41) 상부에 연결관(421)에 고정된 열교환기(42)가 구비되고 상기 열교환기(42) 일측에는 회수탱크(43)를 구비하였으며, 이것은 2차 중합탱크(41)에서 고열에 의해 중합될 때 수분이나 기타 불순물이 증발하므로 연결관(421)을 통해 증발된 수분이나 불순물을 받아들이고 상기 열교환기(42)를 통해 증발된 기체상태의 수분과 불순물을 액체상태로 상태 변화시켜 이를 일측 끝단에 구비된 회수탱크(43)에 회수하도록 한 것이다.Looking at the configuration after the first polymerization means 30 of the present invention with reference to Figure 4, the secondary polymerization means 40 is a secondary polymerization connected to the discharge pipe 37 provided below the primary polymerization tank 34 A heat exchanger 42 fixed to the connection pipe 421 is provided on the upper part of the tank 41, and a recovery tank 43 is provided on one side of the heat exchanger 42, which is used at a high temperature in the secondary polymerization tank 41. Moisture or other impurities evaporate when they are polymerized, thereby accepting the evaporated moisture or impurities through the connection pipe 421 and changing the water and impurities in the gaseous state evaporated through the heat exchanger 42 into a liquid state. It is to recover to the recovery tank 43 provided at the end.

또한 상기 2차 중합탱크(41)의 둘레방향으로 가열용자켓(44)을 구비한 것은 고열에서 중합되도록 계속 열을 가하도록 한 것이며 하부에는 이송관(45)이 압출수단(70)까지 연결되고, 상기 이송관(45)과 압출수단(70) 사이에는 고열용기어펌프(46)가 구비되는데 이것은 고온의 2차 중합된 폴리유산을 이송하기 위한 것으로 고열에서도 견딜 수 있는 특수강으로 제작된 기어펌프를 사용하는 것이 바람직하며 상기 이송관(45)에 온도조절장치(미도시)를 구비하도록 하여 이송중에 온도가 내려가 굳어버리는 것을 방지하고자 상기 이송관(45)에 열선을 감은 온도조절장치(미도시)를 구비하여 원하는 온도를 유지하기 위한 것이다. In addition, the heating jacket 44 having the heating jacket 44 in the circumferential direction of the secondary polymerization tank 41 is to continue to apply the heat so as to polymerize at a high temperature and the lower conveying pipe 45 is connected to the extrusion means 70 In addition, a high heat gear pump 46 is provided between the transfer pipe 45 and the extrusion means 70, which is a gear pump made of a special steel that is capable of withstanding high temperatures in order to transfer high temperature secondary polymerized polylactic acid. It is preferred to use a temperature control device (not shown) to provide a temperature control device (not shown) in the transfer pipe (45) to prevent the temperature is hardened during the transfer to harden the heat pipe (not shown) ) To maintain a desired temperature.

상기 원심분리수단(50)은 수직으로 설치되며 외측 둘레방향으로 히터(52)가 구비되어 있어 상기 2차중합수단(40)에서 2차중합시의 온도인 150~250℃ 온도를 유지하도록 하고 내측에 구비된 스크류(51)는 1500~ 3000rpm으로 고속 회전하며 상기 이송관(45)은 상부에 구비된 유입구(531)를 통해 내부공간(53) 상부에 설치되는 구성이며, 일측은 유입구(531)를 통해 상기 내부공간(53) 하부까지 구비되고 타측은 압출수단(60)에 연결되고 열선이 구비된 온도조절장치가 부착된 배출관(55)은 상기 원심분리수단(50)과 압출수단(60) 사이에 고열용기어펌프(46)를 구비되었으며, 하부에는 회수관(541)에 연결된 회수탱크(54)가 구비되어 있는데 이는 원심분리수단이 고속으로 회전시 원심력에 의해 원심분리 될때 비중의 차이에 의해 분리된 촉매를 분리하고 회수하기 위한 장치이다.The centrifugal separation means 50 is installed vertically and is provided with a heater 52 in the outer circumferential direction so as to maintain a temperature of 150 to 250 ° C., which is a temperature at the time of secondary polymerization, in the secondary polymerization means 40 and Screw 51 provided in the high-speed rotation at 1500 ~ 3000rpm and the transfer pipe 45 is configured to be installed in the inner space 53 through the inlet 531 provided on the upper side, one side is the inlet 531 The discharge pipe 55 is provided to the lower portion of the inner space 53 and the other side is connected to the extrusion means 60, the discharge pipe 55 is equipped with a temperature control device provided with a heating wire is the centrifugation means 50 and the extrusion means 60 A high temperature gear pump 46 is provided in between, and a recovery tank 54 connected to the recovery pipe 541 is provided at the bottom thereof, which is used to determine the difference in specific gravity when the centrifugal separation means is centrifuged by centrifugal force when rotating at high speed. Device for separating and recovering the separated catalyst All.

상기 압출수단(60)은 상기 이송관(55)에 연결되며 일측은 모터(61)가 구비되어 폴리유산을 압출하기 위해 구동하며 타측은 다수의 원형홀(621)이 형성되고 온도조절장치가 부착된 압출금형(62)으로 구성되어 있으며, 여기서 상기 압출금형(62) 에 온도조절장치가 부착된 것은 상기 원심분리수단(50)에서 고온상태에서 촉매가 분리되어 이송된 폴리유산이 압출수단(60)으로 이송시 온도가 낮아진 상태에서 이송되어 폴리유산이 고체상태에서 압출이 되는 것을 방지하고자 도시되지는 않았으나 열선을 감아 원하는 온도를 유지하도록 하였다. The extrusion means 60 is connected to the transfer pipe 55, one side is provided with a motor 61 is driven to extrude the polylactic acid, the other side is formed with a plurality of circular holes 621, the temperature control device is attached It is composed of an extrusion mold 62, wherein the temperature control device is attached to the extrusion mold 62, the polylactic acid is transferred to the extruded means 60 is separated from the catalyst at a high temperature state in the centrifugation means (50) Although not shown in order to prevent the polylactic acid from being extruded in a solid state when the temperature is lowered during the transfer to a), the heating wire is wound to maintain a desired temperature.

상기 냉각수단(70)은 분사장치(71)에 구비된 다수의 노즐(711)에 의해 공기와 물을 분사하도록 하였으며 또한, 이송수단(72)이 구비되어 있어 냉각된 폴리유산을 절단수단(80)으로 이송하게 된다.The cooling means 70 is to inject air and water by a plurality of nozzles (711) provided in the injector 71, and the transfer means 72 is provided to cut the cooled polylactic acid cut means (80) Will be transferred to).

이렇게 이송된 폴리유산은 절단수단(80)에서 냉각된 상태에서 회전하도록 구 성된 로터리커터(미도시)에 의해 연속절단 가공하게 되어 작은 조각으로 절단된다.The polylactic acid thus transferred is continuously cut by a rotary cutter (not shown) configured to rotate in a cooled state in the cutting means 80 and cut into small pieces.

도 6은 도 1에 의한 생분해성 플라스틱인 폴리유산의 제조방법을 나타내는 공정도로 이를 참조하여 설명하면, 상기 혼합공정(S10)은 옥수수전분, 물, 첨가제, 효소류을 혼합하는 공정으로 우선 상기 정량공급장치(11)을 통해 옥수수전분을 상기 혼합장치(12)에 투입하여 옥수수전분과 물을 혼합하고, 혼합된 옥수수전분과 물이 상기 공급관(13)을 통해 상기 교반기(15)가 구비된 교반탱크(14)에 투입되면 투입구(16)를 통해 효소류 및 첨가제가 투입되어 상기 교반기(15)로 교반함으로서 액당 상기 액당이 액당공급관(17)을 통해 발효공정(S20)으로 도입된다.FIG. 6 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a polylactic acid as a biodegradable plastic according to FIG. 1. Referring to this, the mixing step (S10) is a process of mixing corn starch, water, an additive, and enzymes. Corn starch is introduced into the mixing device 12 through the device 11 to mix corn starch and water, and the mixed corn starch and water are stirred tank equipped with the stirrer 15 through the supply pipe 13. When it is added to (14), the enzymes and additives are introduced through the inlet 16 and stirred by the stirrer 15, the liquid sugar per liquid is introduced into the fermentation process (S20) through the liquid sugar supply pipe 17.

여기서, 옥수수전분과 유산균과의 혼합비(질량비)는 1000:0.1~1000:10가 바람직하고, 1000:0.5~1000:5가 더 바람직하며, 상기 첨가물은 식영, 탄산칼슘, 각종 효소등을 예시할 수 있고, 상기 탄산칼슘의 함유량은 혼합물에 대해 0.5~1 질량% 가 바람직하다.Herein, the mixing ratio (mass ratio) of corn starch and lactic acid bacteria is preferably 1000: 0.1 to 1000: 10, more preferably 1000: 0.5 to 1000: 5, and the additives exemplify diet, calcium carbonate, various enzymes, and the like. The content of the calcium carbonate is preferably 0.5 to 1% by mass based on the mixture.

상기 발효여과공정(S20)은 상기 액당공급관(17)을 통해 발효탱크(21)에 투입된 액당에 투입구(23)을 통해 유산균이 투입되어 가열하는 동시에 상기 교반기(22)로 교반하여 액당을 발효시키게 되는데 발효시에는 온도가 대략 40℃ 정도이고 혼합물의 산성도(PH)가 5~6 정도로 유지되면서 수시간동안 발효하게 되며 분순물이나 고체물질을 걸러내어 발효 여액(濾液)인 유산을 제조하기 위해 발효수단(20)에서 발효된 액을 발효액공급관(24)을 통해 공급관(251)에 보내어 상기 여과장치(25)의 여과작용으로 인해 발효여액인 유산으로 생성하게 되며 생성된 유산은 하부 측면에 구비된 연결관(252)에서 유산이송관(26)을 통해 다음공정인 1차 중합공정(S30)으로 보내게 된다.The fermentation filtration process (S20) is a liquid sugar introduced into the fermentation tank 21 through the liquid sugar supply pipe 17 through the inlet 23 is added to the lactic acid bacteria through the heating and stirred with the stirrer 22 to ferment the liquid sugar. During fermentation, the temperature is about 40 ℃ and the acidity (PH) of the mixture is maintained at about 5 ~ 6. The fermentation is carried out for several hours, and the fermentation is made to produce lactic acid as a fermentation filtrate by filtering out impurities or solids. The fermented liquid in the means 20 is sent to the supply pipe 251 through the fermentation broth supply tube 24 to produce a lactic acid as a fermentation filtrate due to the filtration of the filtration device 25 and the resulting lactic acid is provided on the lower side Through the lactic acid transfer pipe 26 in the connecting pipe 252 is sent to the next step of the first polymerization process (S30).

상기 1차 중합공정(S30)은 여과된 유산을 탈수하기 위한 유산염분리기(32)와 유산정제기(33)로 구성된 전기투석장치(31)로 구성되며, 상기 유산염분리기(32)는 물과 발효된 유산을 분리시켜 상기 유산이송관(26)을 통해 공급받은 유산이 유산염분리기(32)에 유입되어 상기 격벽(321)을 중심으로 전기분해되며 양극(324)에는 탈수된 탈유산이 탈유산관(326)을 통해 환류액공급관(36)을 통해 상기 발효수단(20)으로 재공급되고, 격벽(321)의 타측에 형성된 음극(323)에는 유산염이 생성되어 유산염액관(325)을 통해 유산정제기(33)로 생성된 유산염 상기 유산정제기(33)의 양측으로 구비된 격벽(321) 사이로 유산염액을 투입하게 되면 상기 유산염분리기(32)와 같이 전기분해하여 양극(324)에는 고농도의 유산이 생성되어 유산공급관(35)을 통해 1차 중합탱크(34)로 공급되고 음극(323)에는 기타 혼합물들이 분리되어 환류액회수관(36)을 통해 발효탱크(21)로 회수된다The primary polymerization process (S30) is composed of an electrodialysis apparatus 31 composed of a lactate separator 32 and a lactic acid purifier 33 for dewatering the filtered lactic acid, the lactate separator 32 is fermented with water The lactic acid separated through the lactic acid transfer pipe (26) is introduced into the lactic acid separator (32) is electrolyzed around the partition 321, the dehydration dehydrated dehydration pipe in the positive electrode (324) ( 326 is re-supplied to the fermentation means 20 through the reflux solution supply pipe 36, the lactate is generated in the cathode 323 formed on the other side of the partition wall 321 through the lactate liquid pipe 325 Lactic acid produced by (33) When the lactate solution is introduced between the partition walls 321 provided on both sides of the lactic acid refiner 33, the lactic acid of a high concentration is generated in the anode 324 by electrolysis as the lactate separator 32. And supplied to the first polymerization tank 34 through the lactic acid supply pipe 35 and the cathode (3) 23, the other mixture is separated and recovered to the fermentation tank 21 through the reflux liquid return pipe 36.

또한, 1차중합탱크(34)에서는 전기투석장치(31)에서 분리된 고농도의 유산에 촉매를 함께 투입하여 1차 촉매와 고농도의 유산을 가열하여 1차 중합을 행하도록 한다. 여기서 유산과 1차촉매와의 혼합비(질량비%)는 100:1 ~ 100:10이 바람직하 고, 100:3 ~ 100:5가 더욱 바람직하다. 상기 촉매로서는 유산의 중합에 이용되는 촉매이면 특별히 한정하지 않고 이용할 수 있고, 예컨데 산화루테늄 및 산화티탄을 50 질량%로 혼합하는 것이 바람직하다In addition, in the primary polymerization tank 34, the catalyst is added together to the high concentration of lactic acid separated by the electrodialysis apparatus 31 to heat the primary catalyst and the high concentration of lactic acid to perform the primary polymerization. The mixing ratio (mass ratio%) of lactic acid and primary catalyst is preferably 100: 1 to 100: 10, and more preferably 100: 3 to 100: 5. The catalyst can be used without particular limitation as long as it is a catalyst used for polymerization of lactic acid. For example, it is preferable to mix ruthenium oxide and titanium oxide at 50 mass%.

아래에 본 발명에 따른 제조방법을 설명하도록 한다.It will be described below the manufacturing method according to the present invention.

상기에서와 같이 혼합공정(S10)과 발효공정(S20)과 1차 중합공정(S30)을 거 쳐 1차 중합된 폴리유산은 10% 가량의 불순물이 함유되어 있어 분자량이 낮고 투명도도 선명하지 않기 때문에 분자량과 투명도를 높이도록 하기와 같이 2차 중합공정(S40)과, 원심분리공정(S50), 압출공정(S60)과, 냉각공정(S70), 절단공정(S80)을 거쳐 분자량이 높고 1차 중합공정(S30)에 포함되어 있던 불순물과촉매를 제거하여 투명도를 높일 수 있도록 한 것이다.As described above, the polylactic acid polymerized first through the mixing process (S10), the fermentation process (S20) and the first polymerization process (S30) contains about 10% of impurities, so that the molecular weight is low and the transparency is not clear. Therefore, the molecular weight is high through the secondary polymerization step (S40), centrifugation step (S50), extrusion step (S60), cooling step (S70) and cutting step (S80) as follows to increase the molecular weight and transparency 1 It is to improve the transparency by removing the impurities and catalyst contained in the secondary polymerization step (S30).

상기 2차 중합공정(S40)은 상기 1차 중합공정(S30)된 폴리유산을 상기 2차 중합탱크(41)로 유입하게 되면 상기 2차중합탱크(41) 내측에 구비된 가열용자켓 (44)를 통해 150℃~250℃의 고열을 유지시키고 질소가스투입구(412)를 통해 질소를 분당 3~5리터(L)로 투입하여 교반기(411)를 이용하여 교반하며 1차 중합된 폴리유산을 고온상태인 150~250℃에서 중합을 촉진시켜 분자량을 증가시키게 되며 상기 2차 중합된 고온의 폴리유산은 고열용기어펌프(46)를 이용하여 온도조절장치에 구비된 열선을 상기 이송관(45)에 감싸도록 하여 적정온도인 150~250℃ 온도범위 원하는 온도로 조절되면서 원심분리공정(S50)으로 공급시킨다.The secondary polymerization process (S40) is a heating jacket provided inside the secondary polymerization tank (41) when the polylactic acid in the primary polymerization process (S30) is introduced into the secondary polymerization tank (41). Maintain high heat of 150 ℃ ~ 250 ℃ through the nitrogen gas inlet 412 to 3 to 5 liters per minute (L) and agitated using a stirrer 411 and the first polymerized polylactic acid In the high temperature state 150 to 250 ℃ to promote the polymerization to increase the molecular weight and the secondary polymerized high temperature polylactic acid is transferred to the heating pipe provided in the temperature control device using a high temperature gear pump 46 ) To be supplied to the centrifugation process (S50) while being adjusted to a desired temperature of 150 ~ 250 ℃ temperature range.

상기 원심분리공정(S50)은 상기 2차 중합된 폴리유산을 원심분리수단(50)에 의해 원심분리하는 것으로 상기 2차중합공정(S40)에서 제조된 폴리유산은 촉매를 그대로 함유하고 있기 때문에 촉매를 정확히 분리해야 한다.The centrifugation step (S50) is a centrifugal separation of the secondary polymerized polylactic acid by the centrifugation means (50) because the polylactic acid produced in the second polymerization step (S40) contains a catalyst as it is Must be separated correctly.

그러므로, 2차 중합후 폴리유산은 150~250℃로 관리하며, 이를 고열용기어펌프(46)가 구비되고 온도조절장치가 부착된 이송관(45)를 통해 150~250℃를 유지시키면서 수직형 원심분리수단(50)으로 공급시킨다. Therefore, the polylactic acid after the second polymerization is managed at 150 ~ 250 ℃, vertical heating while maintaining the 150 ~ 250 ℃ through the transfer pipe 45 equipped with a high temperature gear pump 46 and a temperature control device Supply to the centrifuge means (50).

상기 수직형의 원심분리수단(50)은 표면에 연속적으로 가열할 수 있는 히터(52)로 원심분리수단(50)의 내부 온도를 2차 중합과 같이 150~250℃로 유지시키고 고속 회전시켜 비중에 의한 원심분리를 이용한 촉매를 분리하도록 하여 촉매와 폴리유산을 분리하기 위한 것이다. 상기 분리된 촉매는 회수관(541)을 통해 회수탱크(54)에 회수되며 회수된 촉매는 수거하여 재활용할 수 있다.The vertical centrifugation means 50 is a heater 52 capable of continuously heating the surface to maintain the internal temperature of the centrifugation means 50 at 150 to 250 ° C., such as secondary polymerization, and to rotate at a high speed. It is to separate the catalyst and the polylactic acid by separating the catalyst by centrifugation by. The separated catalyst is recovered to the recovery tank 54 through the recovery pipe 541 and the recovered catalyst can be collected and recycled.

또한, 분리된 촉매는 재활용이 가능함으로 수집하여 사용하고 정제된 폴리유산은 150 ~ 250℃의 온도범위에서 관리하며, 원심분리에 의해 정제된 폴리유산은 고열용기어펌프(56)로 이송시키고 열선이 구비된 온도조절장치가 부착된 배출관 (55)을 통해 150 ~ 250℃의 온도를 유지시키며 압출 공정(S60)으로 이송시킨다.In addition, the separated catalyst is collected and used as recyclable, and the purified polylactic acid is managed at a temperature range of 150 to 250 ° C. The purified polylactic acid by centrifugation is transferred to a high temperature vessel pump 56 and heated. Maintain a temperature of 150 ~ 250 ℃ through the discharge pipe 55 is equipped with a temperature control device equipped with this is transferred to the extrusion process (S60).

상기 압출공정(S60)은 2차 중합된 폴리유산을 압출수단(60)를 통해 분자량이 더 단단한 폴리유산으로 만들기 위한 것으로 일측에 구비된 모터(61)에 의해 분자량이 증가된 폴리유산을 압출하게 되며 또한 압출금형(62)으로 뽑아냄으로서 가느다란 국수처럼 압출된다.The extrusion step (S60) is to make a polylactic acid having a higher molecular weight by the motor 61 provided on one side to make the second polymerized polylactic acid into a harder polylactic acid through the extrusion means (60). It is also extruded like a thin noodle by drawing it into the extrusion mold 62.

여기서, 상기 압출금형(62)는 다수의 원형홀(621)이 구비되었으며 3~5mm의 구멍을 10~500개 정도 가공된 펠렛다이(Pellet Dies)를 온도조절이 가능한 온도조절장치(Electric Heater Control)를 부착하여 적절한 온도인 150℃~250℃를 유지하며 모터(61)에 의해 적당량(1~10000kg/hr)으로 압출한다.Here, the extrusion mold 62 is provided with a plurality of circular holes 621, the temperature control device (Electric Heater Control) capable of temperature control pellet dies (Pellet Dies) processed about 10 to 500 holes of 3 ~ 5mm ) To maintain the proper temperature 150 ℃ ~ 250 ℃ by the motor 61 is extruded in an appropriate amount (1 ~ 10000kg / hr).

한편,상기 이송관(45)과 배출관(55) 및 압출금형(62)은 온도조절이 가능한 온도조절장치인 전기히터장치가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 온도조절장치는 상기 이송관(45)이나 압출금형(62)에 열을 발생할 수 있도록 열선을 감아 온도를 조절해주며 상기 온도조절장치는 고온으로 중합된 폴리유산이 이송관(45)이나 배출 관(55) 및 압출금형(62)에서 온도가 낮아져 굳어지는 것을 방지하기 위한 것이다On the other hand, the transfer pipe 45, the discharge pipe 55 and the extrusion mold 62 is preferably provided with an electric heater device which is a temperature control device capable of temperature control, the temperature control device is the transfer pipe 45 or The temperature is controlled by winding a heating wire to generate heat in the extrusion mold 62. The temperature controller is a polylactic acid polymerized at a high temperature so that the temperature in the transfer pipe 45 or the discharge pipe 55 and the extrusion mold 62 is increased. Is to prevent the hardening

또한, 상기 2차중합공정(S40)과 원심분리공정(S50) 및 압출공정(S60)에서 온도범위를 150℃~250℃로 함으로서 상기 2차중합공정(S40)에서는 상기 온도범위에서 2차중합을 촉진시키게 되며, 또한 원심분리공정(S50)에서는 비중에 의해 원심분리시 상기 온도범위에서 최적의 점도상태가 되어 원심분리될 수 있는데 만약 더 높거나 낮게 되면 점도상태가 불안정하게 되어 원심분리가 잘 이루어지지 않게 되며, 상기 압출공정(S70)도 압출시 상기 온도범위가 최적의 압출조건이 된다.In addition, the secondary polymerization step (S40), the centrifugation step (S50) and the extrusion step (S60) to the temperature range of 150 ℃ ~ 250 ℃ by the secondary polymerization step (S40) in the secondary polymerization at the temperature range In addition, in the centrifugation process (S50), centrifugation may result in an optimum viscosity state in the temperature range during centrifugation due to specific gravity. If higher or lower, the viscosity state becomes unstable and the centrifugation is well performed. It is not made, the extrusion process (S70) also during extrusion the temperature range is the optimal extrusion conditions.

압출공정(S70) 이후 상기 냉각공정(S70)에서는 국수처럼 압출된 폴리유산을 분사장치(71)에 구비된 노즐(711)에 의해 물과 공기를 분사하여 냉각시킨 후 송풍기(미도시)를 이용하여 수분을 건조시키고 이송수단(72)으로 이송시켜 다음단계인 절단공정(S80)으로 이송하게 된다.After the extrusion step (S70) in the cooling step (S70) by spraying water and air by spraying the water and air by the nozzle 711 provided in the injector 71, the polylactic acid extruded like noodles using a blower (not shown) By drying the water and conveyed to the conveying means 72 is transferred to the cutting step (S80) of the next step.

상기 절단공정(S80)은 냉각된 폴리유산을 회전운동하는 로터리커터( Rotary cutter)를 사용하여 적합한 규격인 φ3 ~ 5 x 2~5mm으로 연속절단하는 공정이다.The cutting process (S80) is a process of continuously cutting to a suitable diameter of φ3 ~ 5 x 2 ~ 5mm using a rotary cutter (rotary cutter) for rotating the cooled polylactic acid.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. As described above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with ordinary knowledge will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 옥수수 전분과 유산을 이용한 친환경적인 재료를 사용함으로 인해 제조과정에서 유해물질의 배출을 억제할 수 있으며 1차 중합공정후에 1차 중합된 폴리유산을 2차중합시켜 분자량을 높이고 고온상태에서 비중의 차이에 의해 원심분리하여 폴리유산에 투입된 촉매를 분리시켜 정제함으로서 분자량이 높고 고품질의 투명도가 높은 생분해성 플라스틱인 폴리유산을 제조할 수 있어 첨단산업분야인 반도체 분야와 식품용기 및 농업용 필름등에 사용할 수 있으며 유기용제등을 사용하지 않아 친환경적인 공정이며 반복되는 공정없이 모든 공정을 연속적으로 행하는 것이 가능하여 생산효율이 증가하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can suppress the emission of harmful substances in the manufacturing process by using environmentally friendly materials using corn starch and lactic acid and secondary polymerization of polylactic acid polymerized first after the first polymerization process By increasing the molecular weight and centrifuging at high temperature, the catalyst injected into the polylactic acid is separated and purified to produce polylactic acid, a high molecular weight and high transparency, biodegradable plastic. It can be used in food containers, agricultural films, etc. It is an eco-friendly process without using organic solvents, and it is possible to perform all processes continuously without repeating processes, which increases the production efficiency.

Claims (5)

옥수수전분을 공급하는 정량공급장치(11)와 상기 옥수수전분과 물을 혼합하는 혼합장치(12)가 공급관(13)에 연결되고 상부 중앙에 교반기(15)와 투입구(16)가 구비된 교반탱크(14)로 구성된 혼합수단(10)과, 발효탱크(21) 상부 중앙에 교반기(22)와 투입구(23)가 구비된 발효수단(20)과, 전기투석장치(31)와 하부에 배출관(37)이 구비된 1차중합탱크(34)로 구성된 1차중합수단(30)을 포함한 폴리유산 제조장치(100)에 있어서;Stirring tank 11 for supplying corn starch and mixing device 12 for mixing the corn starch and water is connected to the supply pipe 13, the stirring tank having a stirrer 15 and the inlet 16 in the upper center Mixing means (10) consisting of (14), fermentation means (20) equipped with a stirrer (22) and inlet (23) in the upper center of the fermentation tank (21), the electrodialysis apparatus (31) and the discharge pipe (in the lower part) In the polylactic acid production apparatus 100 including a primary polymerization means 30 composed of a primary polymerization tank 34 having a 37); 상기 1차중합수단(30) 하부에 구비된 배출관(37)에 연결되고 상부에 교반기(411)와 질소투입구(412) 및 열교환기(42)가 설치되고 하부에 연결된 이송관(45)이 구성된 2차 중합탱크(41)와, 상기 2차중합탱크(41) 둘레방향으로 구비된 가열용자켓(44)과, 상기 열교환기(42) 일측 끝단에 설치된 회수탱크(43)로 구성된 2차 중합수단(40)과;Connected to the discharge pipe 37 provided in the lower portion of the primary polymerization means 30, the stirrer 411 and the nitrogen inlet 412 and the heat exchanger 42 is installed on the upper portion and the transfer pipe 45 is connected to the lower Secondary polymerization tank 41, the secondary polymerization tank composed of a heating jacket 44 provided in the circumferential direction of the secondary polymerization tank 41, and the recovery tank 43 provided at one end of the heat exchanger (42) Means 40; 내측에 스크류(51)와 내부공간(53)이 구비되고 히터(52)가 구비되며, 유입구(531)를 통해 내부공간(53) 상부에 상기 이송관(45)이 설치되고 일측은 유입구(531)를 통해 상기 내부공간(53) 하부까지 구비되고 타측은 압출수단(60)에 연결된 배출관(55)으로 구성된 원심분리수단(50)과,A screw 51 and an inner space 53 are provided on the inner side, and a heater 52 is provided, and the transfer pipe 45 is installed on the inner space 53 through the inlet 531, and one side of the inlet 531 is provided. And a centrifugal separation means (50) consisting of a discharge pipe (55) connected to the extrusion means (60) and provided to the lower portion of the inner space (53) through; 상기 배출관(55)에 연결되고 일측에 모터(61)가 구비되고 타측은 다수의 원형홀(621)이 구비된 온도조절장치가 구비한 압출금형(62)으로 구성된 압출수단(60)과,An extrusion means (60) connected to the discharge pipe (55) and provided with a motor (61) on one side and an extrusion mold (62) having a temperature control device having a plurality of circular holes (621); 상기 공기와 물을 분사하는 분사기(71)와 이송기(72)를 구비한 냉각수단(70)과; 절단수단(80);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치.Cooling means (70) having an injector (71) and a conveyor (72) for injecting the air and water; Cutting device (80); Polylactic acid production apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 원심분리수단(50)은 외측 둘레방향으로 히터(52)가 구비되고, 하부에 구비된 회수관(541)에 회수탱크(54)가 연결되며, 수직방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치.The centrifugal separation means 50 is provided with a heater 52 in the outer circumferential direction, the recovery tank 54 is connected to the recovery pipe 541 provided on the lower, vertical type, characterized in that installed in the vertical direction Polylactic acid production apparatus using a high temperature special centrifuge. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배출관(55)과 이송관(45)은 열선이 구비된 온도조절장치가 부착되고 고열용기어펌프(46, 56)가 구비된 것을 특징으로 하는 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조장치.The discharge pipe 55 and the transfer pipe 45 is a polylactic acid production apparatus using a vertical high temperature special centrifugal separator, characterized in that the temperature control device provided with a heating wire is attached and the high heat gear pumps 46 and 56 are provided. . 옥수수전분과 물을 혼합하고 혼합된 옥수수전분과 물에 효소류를 투입하여 액당으로 만들기 위한 혼합공정(S10)과; 상기 혼합공정(S10)에서 나온 액당이 투입되고 유산균이 투입되어 가열함으로 발효시키고, 상기 발효액을 분순물로부터 여과하여 발효 여액인 유산을 만드는 발효공정(S20)과; 상기 발효공정(S20)에서 나온 유산을 상기 전기투석장치(31)를 거쳐 1차중합수단(30)에 의해 중합되는 1차 중합공정(S30)으로 제조되는 폴리유산 제조방법에 있어서; Mixing cornstarch and water, and adding an enzyme to the mixed cornstarch and water to make a liquid sugar (S10); A fermentation step (S20) in which the liquid sugar from the mixing step (S10) is added and the lactic acid bacteria are added and fermented by heating, and the fermentation broth is filtered from the impurities to form lactic acid as a fermentation filtrate; In the method of producing a polylactic acid produced by the primary polymerization step (S30) in which the lactic acid from the fermentation step (S20) is polymerized by the primary polymerization means (30) via the electrodialysis apparatus (31); 1차 중합된 폴리유산에 질소를 투입하고 150 ~ 250℃의 고온을 유지하며 교반하여 중합시키는 2차 중합공정(S40)과;A second polymerization step (S40) of adding nitrogen to the first polymerized polylactic acid and stirring and maintaining the polymer at a high temperature of 150 to 250 ° C .; 상기 2차 중합공정(S40)후 2차 중합된 폴리유산을 고열용의 원심분리수단 (50)을 이용하여 원심력과 비중의 차이로 폴리유산과 촉매를 분리시키는 원심분리공정(S50)과;A centrifugation step (S50) of separating the polylactic acid and the catalyst by a difference between the centrifugal force and the specific gravity by using the second polymerization step (S40) and the second polymerized polylactic acid using a centrifugal means (50) for high heat; 상기 원심분리공정(S50) 후에 온도조절장치에 의해 고열상태를 유지하며 모터(61)로 가압하고 압출금형(62)에 의해 압출된 폴리유산을 뽑아내는 압출공정 (S60)과;An extrusion step (S60) of maintaining the high temperature state by the temperature control device after the centrifugal separation step (S50) and pressing the motor 61 and extracting the polylactic acid extruded by the extrusion mold 62; 상기 압출공정(S60)으로 압출된 폴리유산을 이송기(72)로 이송시키면서 공기와 물을 분사하는 분사기(71)에 의해 냉각시키는 냉각공정(S70)과;A cooling step (S70) of cooling the polylactic acid extruded in the extrusion step (S60) by an injector (71) injecting air and water while transferring the polylactic acid to the feeder (72); 상기 냉각공정(S70)으로 냉각된 폴리유산을 절단수단(80)을 이용하여 작은 조각으로 절단하는 절단공정(S80);으로 제조되는 것을 특징으로 하는 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조방법.Method for producing a polylactic acid using a vertical high-temperature special centrifuge, characterized in that it is manufactured by; cutting step (S80) for cutting the polylactic acid cooled by the cooling step (S70) using a cutting means (80) . 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 원심분리공정(S50)은 고열 상태인 150 ~250℃로 2차 중합된 폴리유산을 원심분리수단(50)에 구비된 히터(52)에 의해 150 ~250℃의 고열상태에서 비중에 의한 원심분리되는 것을 특징으로 하는 수직형 고열특수원심분리기를 이용한 폴리유산 제조방법.The centrifugation step (S50) is centrifugation by specific gravity in a high temperature state of 150 ~ 250 ℃ by the heater 52 provided in the centrifugation means 50 to the secondary polymerization polylactic acid at 150 ~ 250 ℃ high temperature Method for producing a polylactic acid using a vertical high temperature special centrifuge, characterized in that the separation.
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