KR100820344B1 - 식물체의 정유 추출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치는, 식물체에 수증기를 쐼으로써 식물체에 내재된 정유 성분이 추출되어 수증기와 함께 배출되도록 하는 식물체 가열 탱크(1), 상기 식물체 가열 탱크(1)에 100~120℃의 수증기를 공급하는 증기발생기(3), 상기 식물체 가열탱크(1)로부터 배출된 수증기를 냉각수와 간접 접촉시켜 냉각시킴으로써 정유와 물이 혼합된 액체 상태로 응축시키는 냉각실린더부(2), 상기 냉각실린더부(2)로부터 배출된 액체를 받아들여 상기 정유와 물의 비중차에 의해 정유를 분리하는 정유분리기(7), 및 상기 냉각실린더부(2)에 냉각수를 순환공급하는 냉각수 공급장치(4)를 포함한다. 본 발명의 정유추출장치에 의하면 대형의 가열탱크 안에 넣고 식물체 절단물을 넣고 고온의 수증기를 안정적으로 가해 정유 성분을 추출한 다음 배출된 수증기를 냉각하여 정유와 물로 분리함으로써 가장 간편하고 경제적인 방법으로 식물체 안의 정유 성분을 뽑아낼 수 있는 장점이 있다.

식물체, 쑥, 허브, 정유, 에센셜 오일, 증기발생기, 스팀, 수증기, 냉각관, 냉각수, 응축, 가열탱크

Description

식물체의 정유 추출 장치{Apparatus For Extracting Essential Oil From Plants}

도1은 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치의 대체적인 구성도이다.

도2 및 도3은 도1의 식물체의 정유 추출 장치 중 식물체 가열탱크 몸체(10)의 사시도들로서, 회전용 핸들(1c)을 돌려 식물체 가열탱크 몸체(10)를 회전시킬 수 있음을 도시한다.

도4는 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치 중 식물체 가열탱크(1)와 증기발생기(3)간의 연결관계를 도시한다.

도5는 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치의 각 부의 구성을 도시하며 이와 함께 수증기를 식물체에 가하여 정유가 추출되는 과정을 도시한다.

도6은 도5의 식물체의 정유 추출 장치 중 증기발생기(3)의 사시도이다.

도7은 도6의 증기발생기(3)의 분리 사시도이며, 도8은 증기발생기 몸체(30)의 평면도이다.

*도면 중 주요부분에 대한 설명*

1: 식물체 가열 탱크 1a: 지지축

1b: 회전용 기어 1c: 회전용 핸들

1d: 전달기어 2: 냉각실린더부

3: 증기발생기 4: 냉각수 공급장치

5: 지지프레임 5a: 사다리

6: 제어부 7: 정유분리기

7a,7b: 물 저장통 10: 식물체 가열탱크 몸체

10a: 드레인 구멍 10b: 드레인 마개

10c: 바닥판 11: 온도계

12: 수증기 주입관 13: 받침턱

15: 탱크 뚜껑 15a: 잠금볼트

15b: 잠금볼트 홈 16: 수증기 이송관

16a: 수증기 배출구 17: 원판

17a: 통공 21: 상부 실린더

21a: 실린더 벽 22: 하부 실린더

22a: 액체 배출구 22b,22c: 플랜지

22d: 실린더 벽 23: 냉각수 전달관

30: 증기발생기 몸체 31: 수위조절부

31a: 물공급관 32,32a,32b,32c: 히터

33: 잠금볼트 33a: 잠금볼트 홈

35: 뚜껑 36: 온도계

37: 수증기 배출파이프 37a: 잠금밸브

37b: 커넥터 41: 냉각수 주입관

42: 냉각수 배출관 71: 정유

72: 물 210, 220: 나선형 파이프

300: 내부통체 301: 체크밸브

310: 외부원통공간 320: 내부원통공간

CW: 냉각수 P: 식물체 절단물

S: 수증기

본 발명은 식물체의 정유 추출 장치에 관한 것으로서, 특히 쑥과 같은 약용식물이나 허브(herb)를 대형의 식물체 가열탱크 안에 넣고 고온의 수증기를 가하여 정유(精油, essential oil) 성분이 수증기 속에 녹아 나오도록 한 다음 그 배출된 수증기를 냉각하여 정유와 물로 간편하게 분리할 수 있도록 함으로써 식물체 안의 정유 성분을 가장 경제적이고 안전하게 추출할 수 있는 식물체의 정유 추출 장치에 관한 것이다.

쑥 등의 약용식물과 허브 등 식물체 안에는 특유한 방향(芳香)을 갖는 휘발성 기름이 존재하는데 이를 정유 또는 방향유라고 한다. 식물체로부터 추출된 정유는 각각 독특한 향기를 가지고 있으며, 강한 살균력 및 방부력을 갖고 있다. 정유의 성분은 화학적으로 알코올 알데하이드, 케톤, 유기산, 에스테르 등의 산소를 함유한 화합물과 모노 및 세스퀴테르펜계 탄화수소로 크게 구별되는데, 이와 같이 독 특한 향기와 향미를 지닌 식물성 천연 정유는 향수, 향신료 및 의약품 등 다양한 산업분야에서 응용되고 있다. 특히, 정유를 이용한 면역성 증가, 신경계 안정효과, 항암효과, 노화억제 및 항균력 등의 약리적 특성이 보고됨에 따라 천연정유를 화장품과 식품, 의약품, 비누 등 생활용품 등에 산업적으로 응용하게 되었다. 최근 식품 및 화장품업계에서 천연향신료, 천연방부제 및 감미료가 갖는 항균작용과 항산화 활성에 관한 연구에 관심이 집중되면서 식물성 천연정유는 본래의 아로마 기능 외에도 부가적인 수요가 늘어나는 형편이다.

그러나, 식물체 안에 존재하는 정유 성분은 건조무게 약 0.0001~5% 내외의 극히 낮은 농도로 존재하고 있어 추출에 어려움이 많았으며, 추출 수율이 매우 낮아 여러 단계의 추출공정을 거치는 동안 주요 성분들의 손실 및 이에 따른 생산단가의 상승 등의 문제점이 있었다.

종래 허브나 쑥 등의 식물체로부터 정유를 추출하는 방법으로는 수증기 증류추출법, 극성 및 비극성 유기용매 추출법 또는 초임계 추출법이 사용되어 왔다. 이 중 수증기 증류추출법은 가장 널리 사용되는 방법으로서, 짧게 절단된 식물체를 추출기에 넣고 물을 증류시켜 수증기가 추출기에 혼입되도록 하고 그 혼입된 수증기에 의해서 식물체의 활성성분이 추출되도록 한 다음 추출액을 모아 물과 오일층으로 분리하는 방법이다. 그런데, 지금까지 사용된 수증기 증기 추출방법은 극소량의 정유성분을 함유하고 있는 향초 식물체의 추출시 일정한 온도와 압력으로 수증기를 꾸준히 공급하기가 어려워 수율 향상에 어려운 점이 많았다.

최근에는 이 같은 문제점을 극복하기 위하여 거대한 고가의 장치인 고압의 이산화탄소를 이용하는 초임계 추출기(supercritical extraction system)를 사용해 정유를 추출하는 기술도 개발되었지만, 이 기술은 장치가 고가이고, 250-450psi의 고압의 이산화탄소를 유지해야 하기 때문에 생산공정상에 위험이 존재하여 상업적으로 널리 사용되는데는 한계가 있었다.

따라서, 현재 가장 안전한 방법으로 인정되고 있는 수증기 증류 추출법을 적용하여 고온의 수증기를 안정적으로 쑥 등 식물체에 가함으로써 식물체 안의 정유를 가장 효과적으로 추출할 수 있는 최적화된 장치가 새롭게 개발될 필요가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 극복하기 위하여, 쑥 등 식물체를 잘게 절단하여 대형의 가열탱크 안에 넣고 고온의 수증기를 안정적으로 가해 정유 성분이 수증기에 의해 충분히 추출되도록 한 다음 그 배출된 수증기를 냉각하여 정유와 물로 분리함으로써 가장 간편하고 경제적인 방법으로 식물체 안의 정유 성분을 뽑아낼 수 있는 최적화된 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 식물체의 정유 추출 장치는, 식물체에 수증기를 쐼으로써 식물체에 내재된 정유(精油, essential oil) 성분이 추출되어 수증기와 함께 배출되도록 하는 식물체 가열 탱크(1); 상기 식물체 가열 탱크(1)에 100~120℃의 수증기를 공급하는 증기발생기(3); 상기 식물체 가열탱크(1)로부터 배출된 수증기를 냉각수와 간접 접촉시켜 냉각시킴으로써 정유와 물 이 혼합된 액체 상태로 응축시키는 냉각실린더부(2); 상기 냉각실린더부(2)로부터 배출된 액체를 받아들여 상기 정유와 물의 비중차에 의해 정유를 분리하는 정유분리기(7); 및 상기 냉각실린더부(2)에 냉각수를 순환공급하는 냉각수 공급장치(4);를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치의 구성 및 작용 효과를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치의 대체적인 구성도이다. 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출장치는 각종 약용식물 및 허브 등의 향초류 식물을 넣어 수증기를 쐼으로써 정유를 추출하는 것이 가능하다. 다만, 본 명세서에는 쑥으로부터 쑥 정유를 추출하기 위해 본 발명의 식물체 정유 추출장치를 사용하는 것을 예로 들어 설명한다.

도1을 참고하면, 본 발명의 식물체의 정유 추출 장치는 지지프레임(5)에 의해 지지된 식물체 가열탱크(1), 상기 식물체 가열탱크(1)에 수증기를 공급하는 증기발생기(3), 및 상기 식물체 가열탱크(1)로부터 배출된 수증기를 냉각 응축시켜 정유와 물이 섞인 액체를 얻는 냉각실린더부(2)로 구성된다.

상기 지지프레임(5)의 일측에는 작업자가 상기 식물체 가열탱크(1)의 상부에 접근할 수 있도록 사다리(5a)가 설치된다. 한편, 상기 지지프레임(5)은 식물체 가열탱크(1)를 지지하는 한 도1에 도시된 것과 다른 형태로 제작될 수 있다.

상기 식물체 가열탱크(1)는 식물체 가열탱크 몸체(10)와 탱크뚜껑(15)으로 구성되는데, 상기 가열탱크 몸체(10)는 상단부가 개방된 원통체 형상으로 제작되 며, 상기 탱크뚜껑(15)은 식물체 가열탱크 몸체(10)의 상단부에 분리가능하게 결합된다. 본 발명의 발명자가 실험한 바에 의하면, 상기 식물체 가열탱크는 그 안에 대략 200kg 정도의 식물체를 담을 수 있는 크기로 제작하는 것이 정유 추출에 가장 효과적이었다. 한편, 상기 식물체 가열탱크(1)안에 적재되는 식물체는 수증기가 골고루 가해질 수 있도록 잘게 절단하여 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 식물체 가열탱크(1)는 그 탱크뚜껑(15)이 몸체(10)로부터 완전히 분리가능하게 되어 있어 있으며, 상기 몸체(10)는 지지축(1a)에 의해 지지프레임(5)에 걸려진 상태에서 회전이 가능하다. 이와 같이 탱크뚜껑(15)을 몸체(10)로부터 완전히 분리 가능하게 하고 몸체(10)가 회전될 수 있도록 하는 이유는, 식물체 가열탱크(1)안에 정유가 추출될 식물체를 넣는 작업 및 정유 추출작업이 완료된 후에 정유가 빠져나간 식물체를 꺼내고 가열탱크 안을 청소하는 작업을 쉽게 할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 식물체 가열탱크(1)는 지지축(1a)에 의해 지지프레임(5)에 회전가능하게 지지된 상태에서 사용자가 회전용 핸들(1c)을 돌리면 회전용 기어(1b)의 힘 전달에 의해 앞뒤로 회전하게 된다. 도3에 도시된 바와 같이 식물체 가열탱크 몸체(10)를 옆으로 완전히 기울이면 쉽게 식물체를 넣고 꺼낼 수 있으며, 청소하는 작업도 쉽게 할 수 있다.

상기 증기발생기(3)는 상기 식물체 가열탱크(1)에 수증기를 공급하는데, 식물체 안의 정유 성분을 충분히 추출하기 위해서는 100~120℃의 온도의 수증기를 지속적으로 식물체에 공급해 주는 것이 무엇보다 중요하다. 만약 상기 식물체 가열탱크(1)안의 수증기의 온도가 기준치보다 잠시라도 내려갈 때에는 식물체 가열탱크(1)안의 수증기가 물로 응결해 밑으로 낙하하기 때문에 정유 추출효과가 나빠지게 된다. 따라서, 식물체로부터 정유를 추출하는데 있어 좋은 추출효율을 유지하기 위해서는 증기발생기(3)가 일정한 온도와 압력으로 계속적으로 수증기를 생산하여 식물체 가열탱크(1)에 공급할 수 있어야만 한다.

본 발명에서 개발된 증기발생기(3)는 이러한 요구되는 기능을 충실히 달성할 수 있도록 물 공급량을 자동으로 조절하는 수위조절부(31)를 갖추고 있으며, 그 내 부의 물이 가열되는 공간이 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 이중의 통 구조로 제작되어 있다.

증기발생기(3)로부터 발생된 수증기가 식물체 가열탱크(1)안으로 투입되면, 상기 식물체 가열탱크(1) 안의 식물체는 수증기와의 반응에 의해 그 정유성분이 밖으로 빠져나오며, 추출된 정유성분은 수증기와 섞인 상태로 수증기 이송관(16)을 타고 냉각실린더부(2)로 이동한다.

상기 냉각실린더부(2)로 들어간 수증기는 냉각실린더부(2)를 통과하면서 점차 액체 상태로 응결되며, 그 하단의 액체배출구(22a)를 통해 정유분리기(7)로 모아진다. 상기 정유분리기(7)안에서 정유(오일)와 물은 그 비중차에 의해 별개의 구분된 층들을 형성하므로, 물의 층 위에 뜬 정유층을 분리하면 원하는 정유를 취득할 수 있다.

한편, 상기 냉각실린더부(2)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치(4)는 냉각수 주입관(41)을 통하여 상기 냉각실린더부(2)의 하단부에 차가운 냉각수를 공급하며, 이후 냉각수는 수증기의 흐름 방향과 반대로 상향하는 과정에서 다소 온도가 상승하게 되고, 상기 냉각실린더부(2)의 상단부에서 냉각수 배출관(42)을 통해 빠져나와 냉각수 공급장치(4)로 복귀한다.

또한, 상기 냉각실린더부(2)는 하나의 실린더로 구성하여도 되지만, 냉각효과를 높이기 위해서 도1에서와 같이 2개 이상의 실린더들을 상부실린더(21)와 하부실린더(22)로 구분하여 이어 붙인 형태로 할 수도 있다. 도1에서 도면부호 23은 냉각수 전달관으로서, 상기 하부실린더(22)의 냉각수를 상부실린더(21)로 보내는 통 로의 역할을 담당한다.

본 발명의 식물체의 정유 추출 장치는 식물체 가열탱크(1), 증기발생기(3), 냉각실린더부(2) 및 냉각수 공급장치(4) 등 각 부에 온도 센서와 압력 센서가 설치되고 각 센서의 출력이 콘트롤 박스 형태로 구성된 제어부(6)에 집중됨으로써 관리자가 원격으로 각 부의 운전상태를 감시할 수 있으며, 제어부(6)에서 증기발생기(3)의 히터(32)와 냉각수공급장치(4)에 공급되는 전력량을 원격으로 제어함으로써 증기 공급계통과 냉각수 공급계통의 원격 구동이 가능하다.

도1에서 미설명부호 15a는 잠금볼트로서 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 상단부 테두리에 설치되어 상기 탱크뚜껑(15)을 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)와 단단히 결합시키는 역할을 한다.

도2 및 도3은 도1의 식물체의 정유 추출 장치 중 식물체 가열탱크 몸체(10)의 사시도들로서, 회전용 핸들(1c)을 돌려 식물체 가열탱크 몸체(10)를 회전시킬 수 있음을 도시한다.

본 발명의 식물체 가열탱크 몸체(10)는 그 안에 적어도 200kg의 식물체 절단물을 적재해야 하기 때문에 그 하중을 충분히 견딜 수 있도록 견고하게 지지프레임(5)에 설치되어야 한다. 또한, 식물체를 넣고 빼는 일과 청소작업을 손쉽게 하기 위해 탱크뚜껑(15)이 식물체 가열탱크(1)로부터 완전히 분리되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 식물체 가열탱크(10) 안에 식물체를 넣고 빼거나 가열탱크 내부를 청소하기 위해 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 식물체 가열탱크(10)를 회전시켜야 할 때에는, 미리 탱크뚜껑(15)을 분리함과 아울러 식물체 가열탱크 몸체(10)의 측면 하부에 설치된 수증기 주입관(12)을 증기발생기(3)의 수증기 배출 파이프(37)로부터 분리해야 한다(도4 참조). 상기 수증기 주입관(12)과 수증기 배출 파이프(37)는 분리가능하게 연결되어 있어서, 필요에 따라 언제든지 결합하고 분리할 수 있다. 이와 같이 탱크뚜껑(15)을 떼어내고 수증기 주입관(12)과 수증기 배출 파이프(37)의 연결을 해제한 상태에서, 사용자가 회전용 핸들(1c)을 돌리면, 그 힘이 회전용 기어(1b)에 전달되어 지지축(1a)을 회전시키며 점차적으로 식물체 가열탱크(1)가 옆으로 기울어지게 된다.

또한, 식물체 가열탱크(1)의 외부에는 온도계(11)가 설치되어 작업자가 그 내부의 온도를 쉽게 관측할 수 있다(도2 참조).

도3에는 상기 식물체 가열탱크(1)가 거의 옆으로 누운 상태까지 기울어진 상태가 도시되어 있는데, 식물체 가열탱크의 밑바닥 근처에는 수증기 주입관(12)이 식물체 가열탱크 몸체(10)의 내주면으로부터 연장되어 바닥판(10c)을 향하도록 굴절된 형상으로 설치된다. 상기 수증기 주입관(12)의 위쪽에는 복수개의 받침턱들(13)이 소정의 간격으로 돌출 형성되며, 그 받침턱들(13)은 식물체의 적재를 위한 원판(17)을 지지하는 역할을 한다(도4 및 도5 참조).

상기 잠금볼트들(15a)은 식물체 가열탱크 몸체(10)의 상단부에 소정거리만큼 이동가능하게 설치되고, 탱크뚜껑(15)이 가열탱크 몸체(10)위에 결합되었을 때에는 도4에 도시된 바와 같이 상기 탱크뚜껑(15)의 가장자리에 형성된 복수 개의 잠금볼트홈들(15b)안으로 들어가 조여짐으로써 상기 탱크뚜껑(15)을 식물체 가열탱크 몸체(10)에 단단히 결합시킨다.

도4는 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치 중 식물체 가열탱크(1)와 증기발생기(3)간의 연결관계를 도시한다.

상기 식물체 가열탱크의 뚜껑(15)의 상부에는 수증기 배출구(16a)가 형성되어 수증기와 정유추출물이 함께 배출되며, 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 내부에는 받침턱들(13)위에 원판(17)이 얹혀진다. 상기 원판(17)은 그 위에 식물체 절단물(P)을 적재한 상태에서 아래로부터 올라온 수증기가 위로 통과할 수 있도록 복수 개의 작은 통공들(17a)이 형성되어 있다.

또한, 증기발생기(3)로부터 생산된 수증기는 수증기 배출파이프(37)를 통해 수증기 주입관(12)으로 들어가며, 수증기 주입관(12)은 식물체 가열탱크의 몸체(10)의 벽면으로부터 안쪽으로 계속 이어진 다음 바닥판(10c)을 향해 굴절되어 있다. 그러나, 수증기 주입관(12)의 끝부분은 바닥판(10c)과 접촉하지 않으며 어느 정도의 간격을 유지하여 수증기가 바닥판(10c)에 부딪친 다음 분산되어 상방으로 상승할 수 있도록 한다. 이와 같이 수증기 주입관(12)을 가열탱크 몸체(10)의 바닥판(10c)쪽으로 구부림으로써 수증기가 한 곳으로 집중되지 않고 탱크 내부에 골고루 분산될 수 있도록 하며, 혹시라도 수증기가 응결되어 바닥판(10c)상에 물로 고여 있을 경우에 이 응결된 물을 다시 증발시키는 효과도 거둘 수 있다.

상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 바닥판(10c)에는 고인 물을 빼기 위한 드레인 구멍(10a)이 형성되며, 상기 드레인 구멍(10a)에는 드레인 마개(10b)가 결합되어 필요시 드레인 마개(10b)를 제거함으로써 물을 빼낼 수 있도록 한다.

도4에 도시된 증기발생기(3)는 증기발생기 몸체(30)와 뚜껑(35)으로 구성되며, 증기발생기 본체(30)안에는 3개의 히터들(32a,32b,32c)이 결합되어 있다. 상기 증기발생기 몸체(30)와 뚜껑(35)도, 상기 식물체 가열탱크 몸체(10) 및 탱크뚜껑(15)과 마찬가지로, 서로 분리가능하게 결합되며, 증기발생기 몸체(30)에 설치된 잠금볼트들(35a)이 상기 뚜껑(35)에 형성된 잠금볼트홈들(33a, 도6 참조)을 지나 조여짐으로써 서로 단단히 결합된다. 한편, 상기 증기발생기(3)의 수증기 배출파이프(37) 상에는 증기의 유량을 조절하기 위해 잠금밸브(37a)가 설치된다.

도5는 본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치의 각 부의 구성을 도시하며 이와 함께 수증기를 식물체에 가하여 정유가 추출되는 과정을 도시한다.

도5를 참고하면, 식물체 가열탱크(1)안에서 수증기에 의해 추출된 정유 성분은 냉각실린더부(2)로 들어가며, 상기 냉각실린더부(2)는 외부의 원통형 실린더(21,22) 안에 복수 개의 소구경 나선형 파이프들(210,220)이 설치된 이중관 구조로 되어 있으며, 상기 나선형 파이프들(210,220) 안으로는 수증기(S)가 통과하고, 그 나선형 파이프들(210,220)과 원통형 실린더의 내벽(21a) 사이에는 3~7℃ 정도의 냉각수(CW)가 채워진다. 상기 식물체 가열탱크(1)에서 배출된 수증기(S)는 냉각실린더부(2)안의 냉각수(CW)와의 열교환에 의해 액체상태로 응결되며, 응결된 액체는 액체배출구(22a)를 통해 정유분리기(7)로 들어간다.

상기 냉각실린더부(2)의 내부 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 실린더 몸체(21a) 안에 대략 30~50개의 나선형 파이프들(210,220)이 설치되며, 각 나선형 파이프들의 직경은 대략 9~15mm 정도이다. 또한, 상기 실린더 몸체(21a)의 내경은 대략 200~400mm 정도이며, 그 길이는 80~120cm 정도로 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 냉각실린더부(2)는 전체를 하나의 실린더로 하여도 되고, 필요에 따라 2개 이상의 부분으로 나누어 연결시켜도 무방하다. 도5에서는 본 발명의 일 실시예로서 냉각실린더부(2)가 상부실린더(21)와 하부실린더(22)의 2개의 부분으로 구성된 것을 도시하였다.

도5의 우측 아래 풍선 확대도에는 하부실린더(22)의 내부 구조가 도시되어 있는데, 액체의 응결의 효과가 이미 상부실린더(21)에서 거의 다 이루어졌으므로 하부실린더(22)에서는 굳이 나선형 파이프들을 상부실린더(21)에서처럼 소구경으로 다수 설치할 필요는 없으며, 상부실린더(21)안의 나선형 파이프들 보다 그 수를 적 게 하고 구경을 좀 더 크게 하는 것도 가능하다.

정유분리기(7)는 중력에 의해 정유(71)와 물(72)의 비중차를 이용해 분리하는 것이므로, 별다른 설비가 필요없다. 물(72)은 계속적으로 물저장통들(7a,7b)로 이동되도록 하고, 그 물 층의 위에 별도의 층으로 구분되어 형성된 정유(71)를 취득하면 된다.

도5에서 미설명부호 3a는 증기발생기(3)의 바퀴이며, 36은 증기발생기의 온도계이고, 22b와 22c는 하부실린더(22)의 위 아래에 각각 위치한 플랜지들이고, 22d는 나선형 파이프들(220)이 결합된 접합판이다.

도6은 도5의 식물체의 정유 추출 장치 중 증기발생기(3)의 사시도이다. 상기 증기발생기(3)의 몸체(30)의 외부에는 수위조절부(31)와 히터들(32a,32b,32c)이 설치되며, 뚜껑(35)에는 수증기 배출파이프(37)와 온도계(36)가 설치된다.

도7은 도6의 증기발생기(3)의 분리 사시도이며, 도8은 증기발생기 몸체(30)의 평면도이다.

도7을 참고하면, 상기 증기발생기 몸체(30)의 내부는 내부통체(300)에 의해 외부원통공간(310)과 내부원통공간(320)으로 구분된 이중 통 구조를 갖는다. 이와 같이, 증기발생기 내부에 2중의 통체를 형성한 이유는, 한번에 물을 가열하여 수증기로 만들려고 하면 공급되는 수증기의 양이 불안정하게 될 수 있기 때문에, 외부원통공간(310)에서 물을 80~100℃ 정도로 1차 가열하고, 그 가열된 물이 내부원통공간(320)으로 들어가 100~120℃ 정도로 2차 가열되도록 함으로써 항상 균일한 온도로 수증기를 계속적으로 생산할 있도록 하기 위해서이다.

상기 내부통체(300)의 측벽에는 체크밸브(301) 또는 기타의 밸브수단이 설치되어 내부원통공간(320)의 물 양에 따라 자동적으로 외부원통공간(310)의 물을 내부원통공간(320)안으로 공급해 준다.

또한, 수위조절부(31)는 펌프(미도시)에 의해 물이 증기발생기(3) 내부로 공급되는데, 물은 물 공급관(31a)을 통해 외부원통공간(310)안으로 공급된다. 한편, 도면번호 31b는 펌프에 전력을 공급하는 전선이다.

증기발생기 몸체(30)의 외부에는 히터들(32a,32b,32c)이 설치되는데, 도7 및 도8에는 그 중 1개의 히터(32a)가 내부통체 안의 내부원통공간(320)을 가열하고, 나머지 2개의 히터들(32b,32c)이 내부통체 밖의 외부원통공간(310)을 가열하는 것으로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치를 작동함에 있어서는 예를 들어 200kg의 쑥을 가열하여 정유를 추출한다고 했을 때에 2~3시간 정도 약 105℃의 수증기를 식물체 가열탱크(1)안에 공급함으로써 가장 효과적으로 쑥 정유를 추출할 수 있다. 200kg의 쑥으로부터 약 200ml 내외의 정유을 얻는데 그칠 정도로, 쑥을 비롯한 식물체로부터 추출할 수 있는 정유의 양은 매우 극소량이다. 따라서, 정유 추출작업에서는 식물체 가열탱크(1)에 수증기를 계속적으로 안정적으로 공급하여 정유를 남김없이 추출하는 것이 가장 중요하다.

구체적인 운전방법으로는, 가열초기에는 약 120℃의 온도로 수증기를 생산하여 10~20 분 정도 가열하며, 식물체로부터 정유가 나오기 시작하는 이후에는 조금 온도를 내려서 105℃의 수증기를 안정적으로 공급한다. 그리고, 약 2~3 시간 후 작 업의 후기 단계에서는 다시 약 120℃정도까지 온도를 올려서 정유성분을 짜내도록 한다.

본 발명에 따라 추출된 식물체의 정유는 의약품, 식품, 화장품, 생활용품 및 아로마 용품 등의 다양한 용도로 널리 사용될 수 있으며, 부산물로 얻은 물도 정유성분이 어느 정도 함유되어 있으므로 활용이 가능하다. 예를 들어, 쑥으로부터 정유를 추출한 경우 쑥 정유는 비누, 화장품 등에 약 0.001~1중량%를 함유시켜도 충분한 효과를 발휘할 수 있으며, 쑥 워터의 경우는 물에 희석하여 또는 최종제품 총 중량당 0.1~99중량%를 함유하도록 하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 식물체의 정유 추출 장치는 쑥 등 식물체를 잘게 절단하여 대형의 가열탱크 안에 넣고 고온의 수증기를 안정적으로 가해 정유 성분이 수증기에 의해 충분히 추출되도록 한 다음 그 배출된 수증기를 냉각하여 정유와 물로 분리함으로써 가장 간편하고 경제적인 방법으로 식물체 안의 정유 성분을 뽑아낼 수 있는 최적화된 장치를 제공하는 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 식물체의 정유추출장치를 이용함으로써 대량으로 쑥 등 약용식물로부터 손쉽게 정유를 추출하는 것이 가능하게 된다.

Claims (7)

1. 식물체에 수증기를 쐼으로써 식물체에 내재된 정유(精油, essential oil) 성분이 추출되어 수증기와 함께 배출되도록 하는 식물체 가열 탱크(1);

   상기 식물체 가열 탱크(1)에 100~120℃의 수증기를 공급하는 증기발생기(3);

   상기 식물체 가열탱크(1)로부터 배출된 수증기를 냉각수와 간접 접촉시켜 냉각시킴으로써 정유와 물이 혼합된 액체 상태로 응축시키는 냉각실린더부(2);

   상기 냉각실린더부(2)로부터 배출된 액체를 받아들여 상기 정유와 물의 비중차에 의해 정유를 분리하는 정유분리기(7); 및

   상기 냉각실린더부(2)에 냉각수를 순환공급하는 냉각수 공급장치(4);를 포함하며,

   상기 증기발생기(3)는,

   상단부가 개방된 통 형상으로 제작되며 그 내부에 물을 담아 가열하는 공간이 마련된 증기발생기 몸체(30);

   상기 증기발생기 몸체(30)의 상단부에 분리가능하게 결합되는 뚜껑(35);

   상기 증기발생기 몸체(30)의 내부에 형성된 내부통체(300);

   상기 내부통체(300)에 의해 서로 구분된 외부원통공간(310)과 내부원통공간(320);

   상기 외부원통공간(310)에 물을 공급하며 수위를 조절하는 수위조절부(31);

   상기 외부원통공간(310)에서 80~100℃로 예열된 물을 내부원통공간(320)으로 전달하는 체크밸브(301);

   상기 뚜껑(35)으로부터 상기 식물체 가열탱크(1)까지 연결되며 상기 내부원통공간(320)에서 100~120℃로 가열된 수증기가 상기 식물체 가열탱크(1)로 배출되는 수증기 배출파이프(37); 및

   상기 외부원통공간(310)과 내부원통공간(320)을 각각 가열하는 복수 개의 히터들(32a,32b,32c);을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 식물체 가열탱크(1)는,

   상단부가 개방된 통 형상으로 제작되며 그 안에 식물체가 적재될 수 있고 상기 증기발생기(3)로부터 생산된 수증기가 투입되는 식물체 가열탱크 몸체(10);

   상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 상단부에 분리가능하게 결합되는 뚜껑(15);

   상기 식물체 가열탱크 몸체(10) 안쪽 내주면의 소정 높이 부분에 소정의 간격으로 돌출 형성된 복수개의 받침턱들(13);

   상기 받침턱들(13)에 의해 지지되어 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 내부 공간 안에 설치되며, 다수개의 통공(通孔,17a)들이 형성된 원판(17);

   상기 원판(17)의 상부에 적재되는 식물체; 및

   상기 원판(17)의 설치 위치의 아래쪽에서 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 내주면으로부터 연장되어 설치된 수증기 주입관(12);을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 수증기 주입관(12)은 상기 식물체 가열탱크 몸체(10)의 내주면으로부터 연장되어 상기 가열탱크 몸체(10)의 바닥면(10c) 쪽을 향하여 설치됨으로써, 상기 수증기 주입관(12)으로부터 토출된 수증기가 상기 바닥면(10c)에 충돌한 후 분산되어 상승되도록 하는 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 수증기 배출파이프(37)는 상기 식물체 가열탱크(1)의 수증기 주입관(12)과 분리가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 냉각실린더부(2)는,

   상기 식물체 가열탱크(1)로부터 배출된 수증기가 나누어져 통과하는 복수 개의 나선형 파이프들;

   상기 나선형 파이프들을 감싸도록 설치된 실린더 몸체;

   상기 실린더 몸체 안에서 상기 나선형 파이프들의 사이에 채워진 냉각수;

   상기 냉각수 공급장치(4)로부터 공급된 냉각수를 상기 실린더 몸체 안에 주입하는 냉각수 주입관(41); 및

   상기 실린더 몸체 안의 냉각수를 상기 냉각수 공급장치(4)로 복귀시키는 냉각수 배출관(42);을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 실린더 몸체의 내경은 200~400mm이고 길이는 80~120cm이며, 상기 나선형 파이프들의 내경은 9~15mm이고, 상기 나선형 파이프들의 개수는 30~50개인 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 증기발생기(3), 식물체 가열탱크(1) 및 냉각수 공급장치(4)와 연결되어 각 장치의 상태를 원격으로 감시하고 제어신호를 인가하여 작동시키는 제어부(6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체의 정유 추출 장치.

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