KR100721868B1

KR100721868B1 - 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화공정 시스템

Info

Publication number: KR100721868B1
Application number: KR1020060067867A
Authority: KR
Inventors: 홍종팔; 김우식
Original assignee: 케이엔디티앤아이 주식회사
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-05-28
Also published as: KR20060130523A

Abstract

본 발명은 쿠에트-테일러 반응기를 사용하여 구아닐산나트륨 결정화를 용이하여 에너지 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨(GMP) 결정화 공정 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 구아닐산나트륨 용액이 들어 있는 제1교반기(120)와; 교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 메탄올이 들어 있는 제2교반기(130)와; 고정된 외부원통(151)과 모터의 회전에 의해 회전이 가능한 회전봉(153)을 구비하되, 상기 외부원통(151)의 외주면에는 다수개의 입구(154)(155)(156)(157)(158)와 배수구(159)를 구비하여 테일러 와류를 발생하는 쿠에트-테일러 반응기(150)와; 상기 제1 및 제2교반기(120)(130)의 하부에 형성된 배수구와 각각 연결됨과 동시에 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)(155)에 각각 연결되되, 상기 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)로 구아닐산나트륨 용액을 그리고 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(155)로 메탄올을 토출하는 액체펌프(140)와; 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨으로부터 액체를 분리하는 고-액 분리기(160)와; 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨의 이온농도를 측정하는 pH 미터기(170)와; 상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨을 전도성 카본 테이프를 이용하여 재물대에 부착시켜, 형상과 개별 입자의 크기를 분석할 수 있는 전자현미경(180)과; 상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 구아닐산나트륨을 초음파를 이용하여 입자를 분사시켜, 응집 결정의 크기를 측정하는 입도분석기(190)로 구성된다.

Description

쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템 {THE SYSTEM OF OPERATION ON CRYSTALLIZATION USING Couette-Taylor REACTORS OVER GMP}

도 1은 종래의 구아닐산나트륨 용액의 정제 공정을 나타내는 흐름도

도 2는 본 발명의 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템의 구성도

도 3는 도 2의 쿠에트-테일러 반응기의 유동 형태

도 4는 도 2의 쿠에트-테일러 반응기의 세부 단면도

도 5는 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정과정을 나타내는 흐름도

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 교반봉 120 : 제1교반기

130 : 제2교반기 140 : 액체펌프

150 : 쿠에트-테일러 반응기 151 : 외부원통

152 : 테일러 와류 153 : 회전봉

154, 155, 156, 157, 158 : 입구
159 : 배수구

삭제

160 : 고-액 분리기 170 : pH 미터기

180 : 전자현미경 190 : 입도분석기

본 발명은 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨(GMP) 결정화 공정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쿠에트-테일러 반응기를 사용하여 구아닐산나트륨 결정화를 용이하여 에너지 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨(GMP) 결정화 공정 시스템에 관한 것이다.

식품산업에서 조미료 원료로 사용되는 구아닐산나트륨('GMP'라 칭함)은 생산에 있어 값싼 원료의 안정적인 공급 뿐 아니라 생산 원가 절감이 더욱 중요한 문제로 대두되고 있다. 식품분야의 제품은 특성상 고가이고 종류가 다양하여 한 개의 반응기로 여러 물질을 생산하는 것이 특징이다. 소량의 다양한 물질을 생산하기 위하여 회분식 공정이 가장 보편적으로 이용된다. 회분식 공정의 경우 조업시간이 길어 생산성이 낮으며, 조업효율이 낮아 생산당 조업원가가 차지하는 비중이 높다. 이에 국내 업체들도 공정개선이나 수율확대를 통한 제조 원가 낮추기에 부단한 노력을 기울이고 있다.

구아닐산나트륨은 백색의 결정 또는 백색 결정성 분말로서 송이버섯 맛이 나며, 섭씨 25℃ 물 100ml에 약 25g의 용해도를 가지고 있고, 약 250℃의 온도에서 분해되며, 30 ~ 60분간 가열에도 변화가 없으며, 특히, 알코올, 에테르, 아세톤에는 녹지 않고, pH2 ~ pH14의 범위에서 안정적인 수용액 상태로 존재하는 것이 특징이다.

상기와 같은 특징을 갖는 구아닐산나트륨은 도 1에서 도시된 바와 같이, 발효 완료액(Ｂroth) 인수 후 가성소다로 pH 조정을 하고 냉각하여 Feed Tank로 이송한 후, 이온교환수지 공정을 거친다.
이후, 결정화 원료의 순도를 향상시키는 1차 결정화를 위해 염산을 이용하여 염 농도를 조정 및 활성탄에 흡착을 통해 색소성분을 제거하여 pH 조정 및 1차 탈색을 완료하고, 농축을 통해서 결정화를 위한 과포화도를 유지시키고 메탄올을 첨가하여 용해도를 낮추어 결정을 석출시키는 농축 및 1차 결정화 과정을 진행한다.
상기에 의해 조결정석이 완료된 정석액을 결정과 모액으로 분리하는 1차 분리 공정을 진행하고, 이후, 조결습 제품을 용해하고 활성탄을 이용한 탈색과정을 통해서 남아 있는 색소성분을 제거하는 2차 탈색 공정을 진행하며, 탈색 완료액에 메탄올을 첨가하여 용해도를 낮추어 최종 결정을 석출시키는 2차 결정화 공정을 진행하고, 제품정석 완료액을 습제품과 모액으로 2차 분리공정 진행 후 분리된 습제품을 제품화하기 위해서 건조하여 수분을 제거하며, 건조된 제품을 사별하여 일정 무게로 타이콘백에 벌크 포장을 한다.

상기의 공정 중 1, 2차 결정화 공정은 회분식 반응기의 drowning-out 결정화 공정 방법을 통해 결정을 석출시키는 공정이다.

상기 회분식 반응기의 drowning-out 결정화 공정의 문제점은 첫째, 불순물이 제거된 구아닐산나트륨 용액을 결정화 공정으로 재결정하게 되는데 현재 사용하고 있는 회분식 반응기는 장치 제작비용이 고가이며, 에너지 비용이 높다. 둘째, 균일한 입자 제조가 불가능하며 재연성이 떨어지는 기술적인 한계점도 나타나고 있다. 셋째, 결정화 과정에서 투입되는 용매(Anti-solvent)의 사용량이 많다. 넷째, 순도에 따라 결정 입자 크기가 작거나 무정형이 잔류될 경우 후속공정인 분리공정 작업시간이 증가되거나 분리가 불가능하여 고효율의 결정화 분리공정 시스템이 필요한 상황이다.

이러한 문제점으로 인하여 연속식 결정화 공정이 일부 사용되고 있다. 연속식 반응기는 반응시간과 도입시간이 혼합시간에 비해 대단히 작기 때문에 생산효율 향상이 이루어진다. 현재 연속식 결정화 공정의 선행연구들은 연속식 교반탱크형(stirred tank type) 반응기인 MSMPR (Mixed suspension and mixed product removal) 반응기를 사용하고 있다. MSMPR 반응기의 단점은 회분식 반응기와 비교하여 볼 때 에너지 저감율이 높지 않으며, 입자 크기분포가 불균일하여 고순도의 재료를 만드는데 공정 효율이 감소되고 있어 상용화가 이루어지지 않고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 MSMPR 반응기보다 생산 효율이 높아 작은 용량의 반응기로 처리가 가능한 쿠에트-테일러 반응기를 사용하여 구아닐산나트륨 결정화를 용이하여 에너지 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨(GMP) 결정화 공정 시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템의 특징은,
교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 구아닐산나트륨 용액이 들어 있는 제1교반기(120)와;
교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 메탄올이 들어 있는 제2교반기(130)와;
고정된 외부원통(151)과 모터의 회전에 의해 회전이 가능한 회전봉(153)을 구비하되, 상기 외부원통(151)의 외주면에는 다수개의 입구(154)(155)(156)(157)(158)와 배수구(159)를 구비하여 테일러 와류를 발생하는 쿠에트-테일러 반응기(150)와;
상기 제1 및 제2교반기(120)(130)의 하부에 형성된 배수구와 각각 연결됨과 동시에 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)(155)에 각각 연결되되, 상기 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)로 구아닐산나트륨 용액을 그리고 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(155)로 메탄올을 토출하는 액체펌프(140)와;
상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨으로부터 액체를 분리하는 고-액 분리기(160)와;
상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨의 이온농도를 측정하는 pH 미터기(170)와;
상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨을 전도성 카본 테이프를 이용하여 재물대에 부착시켜, 형상과 개별 입자의 크기를 분석할 수 있는 전자현미경(180)과;
상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 구아닐산나트륨을 초음파를 이용하여 입자를 분사시켜, 응집 결정의 크기를 측정하는 입도분석기(190)로 구성된다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템의 구성도를 나타내고, 도 3은 도 2의 쿠에트-테일러 반응기의 유동 형태를 나타내고, 도 4는 도 2의 쿠에트-테일러 반응기의 세부 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정과정을 나타내는 흐름도이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면, 참조번호 120은 교반봉(110)을 갖는 제1교반기로, 상기 제1교반기(120)의 내부에 구아닐산나트륨 용액이 들어 있다.
또한, 참조번호 130은 교반봉(110)을 갖는 제2교반기로, 상기 제2교반기(130)의 내부에 용매(Anti-solvent)인 메탄올이 들어 있다.
여기서, 상기 메탄올은 구아닐산나트륨 용액의 결정화를 위한 용해도 증가, 감소되는 성질을 관여한다. 한편 메탄올 대신에 알코올계 유기물도 사용할 수 있다.

삭제

상기 알코올계 유기물은 탄화수소의 수소원자를 히드록시기 -OH로 치환한 화합물을 나타내는 것으로 에탄올(ethanol), 부탄올(butanol), 프로판올(propanol), 핵산올(hexanol), 펜탄올(pentanol) 중 선택적으로 사용할 수 있다.

한편, 참조번호 150은 쿠에트-테일러 반응기를 나타내는데, 이는 내부에 있는 회전봉의 회전 속도를 변화하여 난류를 발생시켜 유체의 안정성을 제공한 것이다.

또한, 참조번호 140은 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로 구아닐산나트륨 용액 또는 메탄올을 유입하기 위해, 두 공급 용액의 일정한 유량을 쿠에트-테일러 반응기(150)에 주입할 수 있도록 유량을 조절하는 액체펌프를 나타내며, 160은 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨으로부터 액체를 분리하는 고-액 분리기를 나타내며, 170은 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨의 이온농도를 측정하는 pH 미터기를 나타낸다.

또한, 참조번호 180은 상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨을 전도성 카본 테이프를 이용하여 재물대에 부착시켜, 형상과 개별 입자의 크기를 분석할 수 있는 전자현미경을 나타내며, 190은 입도분석기로서, 이는 상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 구아닐산나트륨을 초음파를 이용하여 입자를 분사시켜, 응집 결정의 크기를 측정한다.

상기 입도분석기(190)는 초음파를 이용하는데, 결정은 물리적인 약한 인력으로 합체(aggregation)된 상태이므로 매분마다 입도 분석하며 특정 시간이 경과할 때 입도에 더 이상의 변화가 없거나, 강한 힘으로 결합된 응집체(agglomerate)는 초음파에 의해 분리되지 않으므로 응집 결정의 크기를 측정할 수 있다.
한편, 상기 액체펌프는 일단은 교반기(120)(130)의 하부에 형성된 배수구(도시는 생략함)에 각각 연결되어 있다.

도 3은 도 2의 쿠에트-테일러 반응기(150)의 유동 흐름을 나타내는데, 각 구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 제1교반기(120)로 구아닐산나트륨 용액 넣고, 제2교반기(130)로 용매(Anti-solvent)인 메탄올을 넣은 후, 상기 제1교반기(120)와 제2교반기(130)를 각각 구동시킨다. 이에 따라, 구아닐산나트륨 용액은 제1교반기(120) 내에서 잘 혼합되고, 용매인 메탄올은 제2교반기(130) 내에서 잘 혼합된다.
그리고, 상기 구아닐산나트륨 용액과 메탄올을 액체펌프(140)를 통해 쿠에트-테일러 반응기(150)로 넣는다. 이때, 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)는 고정된 외부원통(151)과, 모터에 의해 회전이 가능한 회전봉(153)으로 크게 나누어지는 바, 상기 구아닐산나트륨 용액은 도 4에 도시된 바와 같이, 액체펌프(140)를 통해 외부원통(151)의 입구(154)로 토출되고, 상기 메탄올은 도 4에 도시된 바와 같이, 액체펌프(140)를 통해 외부원통(151)의 입구(155)로 토출된다.

또한, 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 외부원통(151) 및 회전봉(153)의 재질은 당업자에 따라 아크릴 또는 스테인레스등으로 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 외부원통(151)과 회전봉(153) 사이에 유체가 흐르게 하였으며 압력 변화의 영향을 줄이기 위하여 수평으로 설치되었다.
그리고, 회전봉(153)을 회전시키는 데 필요한 동력은 직류 전동기(부호 미도시) 즉 모터를 사용하고, 직류 전압 조절기(도면 미도시)를 사용하여 회전 속도를 조절한다.
또한, 외부원통(151)의 외주면에는 다수개의 입구(156, 157, 158)가 더 설치된다.

상기와 같이 구성된 쿠에트-테일러 반응기(150)는 유체가 흐를 때 회전봉(153)이 회전함에 따라, 회전봉(153) 방향으로의 혼합이 적고 반경 방향으로의 혼합이 크게 되는 바, 회전봉(153) 방향 흐름이 존재하면 셀 사이의 혼합이 발생하지만, 회전봉(153)에 가까이 있는 유체는 원심력에 의해 고정된 외부원통(151) 방향으로 나가려고 하는 경향이 있다. 불안정하게 된 유체는 회전봉(153) 방향을 따라 서로 반대 방향으로 회전하는 고리쌍 형태의 테일러 와류(152)가 형성된다.

한편, 상기의 회전봉(153)은 당업자에 따라 가변적으로 구성이 가능하며, 유입되는 용액 및 용매에 따라 적절히 변경하여 사용할 수 있다.

따라서, 쿠에트-테일러 유동은 내부 원통의 회전 속도를 변화시킴으로써 쉽게 난류를 발생시킬 수 있으므로 유체의 안정성을 활용할 수 있다.

도 4는 도 2의 쿠에트-테일러 반응기의 세부 단면도를 나타내는데, 그 구성 및 동작을 살펴보면, 참조번호 154는 제1교반기(120)에 들어 있는 구아닐산나트륨 용액이 액체펌프(140)의 동작에 의해 일정한 유량으로 상기 쿠에트-테일러 반응기(150) 내로 공급받는 입구를 나타내고, 155는 제2교반기(130)에 들어 있는 메탄올이 액체펌프(140)의 동작에 의해 일정한 유량으로 쿠에트-테일러 반응기(150) 내로 공급받는 입구를 나타내는데, 이때, 상기 각 액체펌프(140)는 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로 유입되는 유량을 조절하여 두 공급 물질의 유입되도록 한다.

첨부된 도면의 R

은 상기 회전봉(153)의 반지름을 나타내고, R

는 상기 외부원통(151)의 반지름을 나타내고, d 는 구아닐산나트륨 용액 및 메탄올이 위치한 곳을 나타낸 것이다.

한편, 상기와 같이 구아닐산나트륨 용액 및 메탄올이 토출되어 주입되면, 상기와 같이 구성된 쿠에트-테일러 반응기(150)는 외부원통(151)과 회전봉(153) 사이로 유체가 흐르게 되고, 직류전동기 즉, 모터(부호 미도시)가 구동되어 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 회전봉(153)이 회전함에 따라 축 방향을 따라 와류 셀 즉 테일러 와류(152)들이 형성된다.

상기와 같이 회전봉(153)이 회전함에 따라 테일러 와류(152)가 형성되고, 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 상부 부분에 다수개로 구성된 입구(156, 157, 158)에 의해 상기 테일러 와류(152)에 의해 유입된 두 물질의 결정화 여부를 샘플형태로 확인할 수 있다.

한편, 상기의 입구(156, 157, 158)에 의해 측정, 확인된 유입 두 물질의 결정화 여부에 따라 해당 결정화된 물질을 상기 쿠에트-테일러 반응기(150) 외부로 유출하는 배수구(159)를 나타내는데, 상기 배수구(159)에 의해 유출된 결정화된 구아닐산나트륨은 고-액 분리기(160)로 전송되어 보관된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 방법을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의해 쿠에트-테일러 반응기를 이용하여 구아닐산나트륨 결정화 분리공정을 위해
먼저, 제1교반기(120)로 구아닐산나트륨 용액 넣은 후, 상기 제1교반기(120)를 구동시킨다. 이에 따라, 구아닐산나트륨 용액은 제1교반기(120) 내에서 잘 혼합된다.(S100 단계 참조)
그리고, 제2교반기(130)로 용매(Anti-solvent)인 메탄올을 넣은 후, 상기 제2교반기(130)를 구동시킨다. 이에 따라, 용매인 메탄올은 제2교반기(130) 내에서 잘 혼합된다.(S110 단계참조)

삭제

상기의 절차 진행 후, 상기 액체펌프(140)의 동작에 따라 결정화 절차를 진행하기 위해 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)로 상기 구아닐산나트륨 용액이 유입되고, 상기 입구(155)로 메탄올이 유입된다.(S120 단계참조)

상기 구아닐산나트륨 용액과 메탄올이 액체펌프(140)에 의해 두 공급 용액의 유량을 조절하여 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로 유입되면, 직류전동기 즉 모터에 의해 쿠에트-테일러 반응기(150)가 구동한다.(S130 단계참조)

이때, 쿠에트-테일러 반응기(150)는 수평으로 설치되어 있고, 상기 직류전동기에 의한 회전의 회전속도를 직류 전압조절기에 제어한다.

상기와 같이 쿠에트-테일러 반응기(150)는 회전봉(153)이 회전함에 따라 회전봉(153) 방향을 따라 와류 셀 즉 테일러 와류(152)들이 형성된다.(S140 단계참조)

상기의 쿠에트-테일러 반응기에서의 테일러 와류는 축 방향으로의 혼합이 적고 반경 방향으로의 혼합이 크다. 축방향 흐름이 존재하면 셀 사이의 혼합이 발생하지만, 회전봉(153)에 가까이 있는 유체는 원심력에 의해 고정된 외부원통(151) 방향으로 나가려고 하는 경향이 있다. 불안정하게 된 유체는 회전봉(153) 방향을 따라 서로 반대 방향으로 회전하는 고리쌍 형태의 테일러 와류(152)가 형성된다.

이후, 사용자에 의해 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 상부 부분에 다수개로 구성된 입구(156, 157, 158)에 의해 상기 테일러 와류(152)에 의해 유입된 두 물질의 결정화 여부를 샘플형태로 확인한다.(S150 단계참조)

상기의 절차에 의해 결정화가 이루어지면, 상기 배수구(159)를 통해 결정화된 구아닐산나트륨을 상기 쿠에트-테일러 반응기(150) 외부로 유출하고, 고-액 분리기(160)로 결정화된 구아닐산나트륨을 전송한다.(S160 단계참조)

한편, 상기 입구(156, 157, 158)의 동작에 대해 부연 설명하면, 상기 쿠에트-테일러 반응기(150) 내에 테일러 와류가 형성될 때 사용자가 입구 중 특정 입구(156)를 선택하여 유입된 구아닐산나트륨 용액 및 메탄올의 반응에 따라 결정화 여부 확인 시 적정한 결정화가 이루어지면 상기 직류전동기의 동작을 멈추고 상기 배수구(159)을 통해 해당 정제된 물질을 상기 고-액 분리기(160)로 전송한다. 상기 입구(157) 또는 다른 입구(158)의 동작도 상기 절차와 동일하게 진행된다.

상기의 절차에 의해 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 동작에 의해 상기 배수구(159)을 통해 결정화된 구아닐산나트륨이 상기 고-액분리기(160)로 전송되면, 고-액분리기(160)에서 고순화 결정화 원료를 생산하게 된다.(S170 단계참조)

그후, 필요에 의해 상기 pH 미터기(170)을 이용하여 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)에서 얻어진 결정화 구아닐산나트륨의 이온농도를 측정하거나 또 다른 절차로서 선택적으로 전자현미경(180)을 이용하여 결정화된 구아닐산나트륨의 형상과 개별 입자를 분석하거나, 입도분석기(190)의 초음파를 결정화된 구아닐산나트륨 입자를 분사시켜, 응집 결정의 크기를 측정할 수도 있다.(S180 단계참조)
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

삭제

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템은 기존의 회분식과 MSMPR 연속식 반응기를 대체할 수 있는 쿠에트-테일러 반응기를 사용함으로서 정제 능력에 따라 값싼 구아닐산나트륨 용액을 구입하여 사용할 수 있어 원가절감을 할 수 있으며, 입자 크기 분포가 일정한 원료를 생산할 수 있어 고효율의 연속공정이 가능하다.

또한, 쿠에트-테일러 반응기는 소량의 맞춤형 결정화 공정이 응용되는 산업은 식품 뿐 아니라 의약, 정밀화학산업에도 적용할 수 있어 경제, 산업적 측면으로 성장 가능성이 무궁하며, 산업체의 파급효과를 극대화할 수 있다.

또한, 연속식 결정화 분리공정을 개선하여 에너지 저감 효과 및 수입감소 효과를 이룰 수 있고, 식품으로 사용되는 구아닐산나트륨에 적용하면 더욱 큰 에너지 저감효과를 얻을 수 있으며 정밀화학, 의약 분야의 제품까지 확장한다면 국가적으로도 매우 큰 에너지 절약을 이룰 수 있다.

또한, 쿠에트-테일러 반응기를 통해 결정화 기술을 이용함으로 에너지 저감형 연속식 결정화 분리공정의 상업화 및 실증화 기술력 향상이 가능하고, 제작비용, 용수비, 동력비, 원료비 감소에 따라 제품 생산성 향상을 도모하며, 연속공정 설계에 의한 장치의 컴팩트화가 가능하고, 균일한 입자크기로의 재결정화가 가능하여 기존의 고에너지 저효율 분리공정 대체 및 개선할 수 있다.

또한, 결정화 과정 및 절차를 단순화하여 에너지 절약형 공정기술의 개발 및 상용화를 통한 정부의 정책에 정당성 부여할 수 있고, 식품, 의약, 정밀화학 산업 등 선진국 형 산업구조로 전환 가속화 및 고부가가치 제품의 창출을 통한 국가경제의 활성화 및 국민소득 향상에 기여할 수 있다.

Claims

교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 구아닐산나트륨 용액이 들어 있는 제1교반기(120)와;

교반봉(110)을 갖되, 그 내부에 메탄올이 들어 있는 제2교반기(130)와;

고정된 외부원통(151)과 모터의 회전에 의해 회전이 가능한 회전봉(153)을 구비하되, 상기 외부원통(151)의 외주면에는 다수개의 입구(154)(155)(156)(157)(158)와 배수구(159)를 구비하여 테일러 와류를 발생하는 쿠에트-테일러 반응기(150)와;

상기 제1 및 제2교반기(120)(130)의 하부에 형성된 배수구와 각각 연결됨과 동시에 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)(155)에 각각 연결되되, 상기 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(154)로 구아닐산나트륨 용액을 그리고 상기 쿠에트-테일러 반응기(150)의 입구(155)로 메탄올을 토출하는 액체펌프(140)와;

상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨으로부터 액체를 분리하는 고-액 분리기(160)와;

상기 쿠에트-테일러 반응기(150)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨의 이온농도를 측정하는 pH 미터기(170)와;

상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 결정화된 구아닐산나트륨을 전도성 카본 테이프를 이용하여 재물대에 부착시켜, 형상과 개별 입자의 크기를 분석할 수 있는 전자현미경(180)과;

상기 고-액 분리기(160)로부터 얻어진 구아닐산나트륨을 초음파를 이용하여 입자를 분사시켜, 응집 결정의 크기를 측정하는 입도분석기(190)로 구성된 것을 특징으로 하는 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 구아닐산나트륨 결정화 공정 시스템.
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