KR101278296B1 - 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치 - Google Patents

진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치에 관한 것으로, 이는 내부에 건조대(11)가 설치되는 진공 건조기(10)와; 상기 진공 건조기(10)의 내부를 가열하는 가열기(20)와; 상기 진공 건조기(10)의 내부와 연결되는 증기배출관(30) 및; 상기 증기배출관(30)의 하류측에 연결되는 증기응축장치(40)를 포함하고; 상기 증기응축장치(40)는 상기 증기배출관(30)에 연결되는 압축기(41A)와, 상기 압축기(41A)의 하류측에 연결되는 응축기(42A)와, 상기 응축기(42A)의 하류측에 설치되는 저장탱크(43A)와, 상기 저장탱크(43A)의 하류측에 설치되는 밸브(44A) 및 상기 응축기(42A)의 일측에 설치되는 냉각팬(45A)을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 이와 같은 구성에 의해 인삼을 건조하는 과정에서 외부로 방출되어 버려지던 증기를 회수할 수 있고, 이 증기에 포함된 진세노사이드 성분을 회수하여 인체에 유익한 제품(예를 들면, 인삼음료, 건강보조식품의 첨가물 등)에 사용할 수 있으므로 인삼의 활용도가 높아진다.

Description

진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치{GINSENOSIDE COLLECTION SYSTEM USED VACUUM AND A COMPRESSIVE CYCLE}
본 발명은 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인삼으로부터 백삼이나 홍삼을 제조하기 위해 인삼을 건조시키는 과정 에서 인삼으로부터 증발되는 수분에 함유되어있는 진세노사이드를 회수하여 이를 인체에 유익한 재료로 사용할 수 있도록 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치에 관한 것이다.
인삼(人蔘)은 예로부터 불로 · 장생 · 익기(益氣) · 경신(輕身)의 명약이라 하여 한국에서 널리 재배되고 있는 약재 중 하나로서 이 인삼은 그 상태에 따라 수삼, 백삼 및 홍삼 등으로 분류되는데, 수삼은 밭에서 캐낸 상태, 즉 건조되지 않은 상태의 인삼을 말하고, 백삼은 이러한 수삼으로부터 잔뿌리를 제거하고 껍질을 벗겨낸 다음 건조시킨 인삼을 말하며, 홍삼은 수삼을 여러 번 찐 다음 건조시킨 인삼을 말한다.
이들 중 백삼과 홍삼은 수삼에 비해 상대적으로 조직이 치밀하고, 사포닌 함량이 높으며, 장기간 보존할 수 있다는 장점이 있기 때문에 최근에는 밭에서 재배된 인삼을 백삼 또는 홍삼으로 제조하여 판매하고 있는 경우가 많다.
한편, 수삼에는 일반적으로 70~75 중량% 내외의 수분이 포함되어 있는데, 이러한 수분이 함유된 수삼을 백삼으로 만들 때에는 수분 함량이 14 중량% 이하가 되도록 건조시키고, 홍삼으로 만들 때에는 수분 함량이 12,5~13.5 중량% 정도가 되도록 건조시키며, 이에 따라 수삼을 백삼이나 홍삼으로 제조하는 과정에서 인삼에 포함된 수분 중 대부분이 증발되게 된다.
그러나 백삼 및 홍삼 제조과정에서 증발되는 수분 내에는 인삼 고유의 유효한 약리 성분이 포함되어 있음에도 인삼으로부터 증발되는 수분을 공기 중에 그대로 방출함으로써 버리고 있는 실정이며, 따라서 인삼을 건조시키는 과정에서 방출되는 수분에 함유되어 있는 진세노사이드 성분을 회수하여 이용할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하여 개발된 것으로, 본 발명은 진공과 압축사이클을 이용하여 인삼을 건조시키는 과정에서 인삼으로부터 증발되는 수분에 함유되어있는 진세노사이드를 회수하여 인체에 유익한 재료로 사용할 수 있도록 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치가, 내부에 건조대가 설치되는 진공 건조기와; 상기 진공 건조기의 내부를 가열하는 가열기와; 상기 진공 건조기의 내부와 연결되는 증기배출관 및; 상기 증기배출관의 하류측에 연결되는 증기응축장치를 포함하고; 상기 증기응축장치는 상기 증기배출관에 연결되는 압축기와, 상기 압축기의 하류측에 연결되는 응축기와, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 하류측에 설치되는 밸브 및 상기 응축기의 일측에 설치되는 냉각팬을 포함하는 것으로 달성된다.
그리고 증기응축장치는 증기배출관에 연결되는 압축기와, 상기 압축기의 하류측에 연결되는 응축기와, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 하류측에 설치되는 밸브 및 상기 응축기의 일측에 설치되는 냉각팬을 포함하는 것으로 실시된다.
이때 상기 증기응축장치는 증기배출관에 연결되는 1차 응축기와, 상기 1차 응축기의 하류측에 설치되는 유로와, 상기 유로에 설치되는 압축기와, 상기 유로의 하류측에 설치되는 2차 응축기와, 상기 2차 응축기의 하류측에 설치되는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 하류측에 설치되는 밸브 및 상기 1,2차 응축기에 각각 설치되는 냉각팬을 포함하는 것으로 실시될 수도 있다.
본 발명은 인삼(수삼)을 건조시켜 백삼 또는 홍삼을 제조하는 과정에서 그대로 공기 중으로 방출되어 버려지던 인삼 내의 진세노사이드 성분을 회수하여 인체에 유익한 재료로 사용할 수 있다.
또한 증기배출관이 건조기 내의 건조대를 경유하도록 설치되기 때문에 건조기를 가열하는 데에 사용되는 연료의 양을 절약할 수 있다.
이에 더하여 본 발명은 저온 건조시와 고온 건조시의 어느 조건 하에서도 다이어프램 압축기를 사용할 수 있고, 또한 이러한 다이어프램 압축기에 의해 증기를 압축시키더라도 압축기에 사용되는 윤활유가 증기에 혼입되지 않아 증기로부터 회수된 진세노사이드 성분을 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다.
이렇게 회수되는 진세노사이드 성분을 이용하여 인삼 음료나 건강보조식품 등의 첨가물로 사용될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치의 예를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치의 다른 예를 보인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치의 또 다른 예를 보인 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 인삼을 건조시켜 백삼이나 홍삼을 만드는 과정에서 인삼으로부터 증발되는 인삼 진세노사이드 성분을 회수하여 인체에 유익한 재료로 사용할 수 있도록 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치에 관한 것으로 이를 위해 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 건조기(10), 가열기(20), 증기배출관(30), 증기응축장치(40)를 포함한다.
건조기(10)는 그 내부에 수삼을 적치시켜 건조시킬 수 있도록 하는 장치로서 이를 위해 건조기(10)는 그 내부가 밀폐되어 진공 상태가 유지될 수 있는 용기 형태로 실시되며, 그 하부에는 후술하는 가열기(20)가 설치되고, 내부에는 그 상부에 인삼을 적치시켜 건조시킬 수 있는 건조대(11)가 설치된다.
이때 건조대(11)는 상하 복층의 구조로 실시되어 상하층으로 통기가 용이하도록 메시(mesh) 망의 형태로 실시되거나 복수의 통기공을 형성한 것으로 실시되고, 상기 건조기(10)의 상부에는 후술하는 증기배출관(30)이 연결되어 있어 증발된 증기가 이 증기배출관(30)을 통해 건조기(10) 외부로 배출된다.
그리고 건조기(10)는 건조기(10) 내부가 밀폐되는 동시에 진공상태에서 운전되도록 제어되는데, 이와 같이 건조기(10) 내부를 진공 상태로 유지함으로써 저온에서도 인삼에 포함된 수분을 쉽게 증발시킬 수 있고, 이에 의해 가열에 필요한 연료 소모를 줄일 수 있다.
이와 같이 건조기(10) 내부를 진공상태로 유지시키기 위해 건조기(10)의 일측에 진공장치(도시하지 않음)를 더 설치할 수 있으며, 따라서 건조대(11)에 건조될 인삼을 적치시킨 후 건조기(10)의 도어(도시하지 않음)를 폐쇄한 다음, 가열기(20)에 의해 건조기(10)를 가열하기 전에 진공장치를 작동시켜 건조기(10) 내부의 공기를 외부로 취출하여 진공상태가 되도록 한다.
가열기(20)는 상기 건조기(10) 내부를 가열하기 위한 장치로서 통상 액상 연료 또는 가스 연료가 사용되는 버너로 실시될 수 있다.
이러한 가열기(20)는 건조기(10)를 직접 또는 간접적으로 가열하는 것으로 실시되거나, 상기 건조기(10) 내부로 연결되는 공기통로(도시하지 않음)를 구비하고 상기 공기통로를 따라 가열된 공기가 통과하면서 건조기(10) 내부로 열이 간접적으로 전달되도록 한 것으로 실시될 수 있다.
이처럼 가열기(20)가 구성되는 것은 건조기(10)의 내부가 밀폐되어 진공 상태가 유지되도록 한데에 따른 것으로 당업자가 용이하게 실시하기 위해 다양하게 변경될 수 있다.
증기배출관(30)은 상기 건조기(10) 내부에서 가열된 공기가 외부로 배출되기 위한 통로로서, 이 증기배출관(30)의 하류측은 후술하는 증기응축장치(40)와 연결되어 건조기(10) 내부의 증기가 증기배출관(30)을 통해 증기응축장치(40)로 공급된다.
증기응축장치(40)는 상기 증기배출관(30)을 통해 건조기(10)로부터 공급되는 증기를 압축 및 응축시켜 인삼 진세노사이드 성분을 회수하는 장치로서, 이를 위해 증기응축장치(40)는 압축기와 응축기를 포함하며, 이러한 증기응축장치(40)에 의해 회수된 진세노사이드 성분을 포함한 응축액은 증기응축장치(40)의 하류측에 설치된 저장탱크에 저장된다.
본 발명은 건조기(10)의 작동 온도에 따라 증기응축장치(40)의 운전이 다르게 되며 이에 따라 이하에서는 건조 조건에 따라 구분하여 하나의 바람직한 실시예로 하여 더욱 상세히 설명한다.
<저온 건조시>
건조기(10) 내부의 작동온도가 40℃ 이하의 저온인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 증기배출관(30)의 하류측에 연결되는 압축기(41A)와, 상기 압축기(41A)의 하류측에 연결되고 사행상의 유로를 형성하는 응축기(42A)와, 상기 응축기(42A)의 하류측에 연결되어 응축된 액체를 저장하는 저장탱크(43A)와, 상기 저장탱크(43A)의 하류측에 설치되어 불응축 가스를 배출하는 밸브(44A) 및 상기 응축기(42A)의 일측에 설치되어 응축기(42A)로 공기를 송풍시켜 냉각시키는 냉각팬(45A)을 포함하여 실시된다.
이때 상기 밸브(44A)는 주로 응축된 진세노사이드액을 회수하기 위한 용도와 시스템의 초기 가동시 불응축 가스를 배출하기 위한 용도로 사용되지만, 상기 저장탱크(43A)의 하부에 진세노사이드액 회수밸브(V')를 별도로 설치하여 불응축 가스를 배출하기 위한 용도로만 실시될 수도 있다.
이와 같이 구성되는 증기응축장치(40)는 건조기(10) 내에서 증발된 증기가 증기배출관(30)을 통해 상기 압축기(41A)로 공급되어 압축되고, 이렇게 압축된 증기는 그 하류측에 설치된 응축기(42A)를 거치면서 냉각되어 응축된다.
이때 상기 압축기(41A)는 다이어프램 방식의 압축기(41A)로 실시되는데, 일반 피스톤 압축기를 사용하면 고열에 의해 윤활유가 미세입자의 증기가 되고 이 증기가 인삼의 건조공기와 혼합되므로 이를 응축하여 생성된 응축액은 인체에 유익한 재료로 제조하기에 바람직하지 못하기 때문에 다이어프램(diaphragm) 방식의 진공압축기를 이용해 왕복운동을 하는 피스톤과 공기가 격판에 의해 격리되어 서로 직접 접촉하지 않도록 실시됨이 바람직하다.
이러한 다이어프램 방식의 압축기(41A)는 유연한 재질로 이루어진 격판이 고온에 의해 변형될 수 있기 때문에 건조기(10)를 통해 배출되는 증기가 바로 압축기(41A)로 유입되도록 유로가 연결된 경우에는 건조기(10)에서 배출되는 증기의 온도가 비교적 저온인 경우에 해당된다.
이때 저온의 산정기준은 상기 다이어프램 압축기(41A)의 격판의 유효 작동온도 범위에 따른 것으로 이 격판의 통상적인 한계온도는 40~ 50℃이고, 이 온도범위 중에서도 낮은 온도범위인 40℃를 기준으로 하여 상기 건조기(10)의 내부온도가 조절된다.
한편, 상기 응축기(42A)를 거치면서 냉각 응축된 인삼액은 그 하류측에 마련된 저장탱크(43A)로 유입되어 저장되고, 이때 응축되지 못한 불응축 가스는 밸브(44A)를 통해 외부로 방출된다.
<고온 건조시>
건조기(10) 내부의 작동온도가 40℃이상의 고온일 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 증기배출관(30)의 하류측에 연결되는 1차 응축기(42B)와, 상기 1차 응축기(42B)의 하류측에 설치되는 연결관(46)과, 상기 연결관(46)에 설치되는 압축기(41B)와, 상기 연결관(46)의 하류측에 설치되는 2차 응축기(42B')와, 상기 2차 응축기(42B')의 하류측에 설치되는 저장탱크(43B)와, 상기 저장탱크(43B)의 하류측에 설치되는 밸브(44B) 및 상기 1,2차 응축기(42B, 42B')에 각각 설치되는 냉각팬(45B)을 포함하여 실시된다.
이와 같이 구성되는 증기응축장치(40)는 상기 건조기(10)에서 공급되는 고온의 증기가 증기배출관(30)을 통해 1차 응축기(42B)로 먼저 공급되어 증기가 1차 응축기(42B)의 유로를 따라 흐르면서 냉각된다.
이 과정에서 고온 증기의 온도가 40℃이하로 냉각되고, 이후 그 하류측에 설치된 연결관(46)을 따라 압축기(41B)로 유입된다.
이에 의해 건조기(10)가 고온으로 운전되더라도 다이어프램(diaphragm) 방식의 진공압축기를 적용할 수 있다.
한편, 압축기(41B)를 거쳐 압축된 증기는 2차 응축기(42B')를 거치면서 냉각되어 응축되고, 응축된 인삼액은 그 하류측에 마련된 저장탱크(43B)에 저장되는데, 상기 저장탱크(43)에는 밸브(44B)가 설치되어 이 밸브(44B)를 통해 불응축 가스가 외부로 방출된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 저온 건조시와 고온 건조시의 어느 조건 하에서도 다이어프램 압축기를 사용할 수 있고, 또한 이러한 다이어프램 압축기에 의해 증기를 압축시키더라도 압축기에 사용되는 윤활유가 증기에 혼입되지 않으며, 따라서 증기로부터 회수된 진세노사이드액을 그대로 사용하여 인체에 유용한 제품을 제조할 수 있다.
본 발명은 건조시 가열기(20)의 연료소모를 줄여 에너지를 절약하는 구조로도 실시될 수 있는데, 이때에는 도 3에 도시된 바와 같이 건조기(10) 내부에 설치된 건조대(11)를 경유하도록 유로가 형성되는 증기배출관(30')과, 상기 증기배출관(30')의 상류측에 설치되는 압축기(41C)와, 상기 증기배출관(30')의 하류측에 설치되는 응축기(42C)와, 상기 응축기(42C)의 하류측에 설치되는 저장탱크(43C)와 상기 저장탱크(43C)의 하류측에 설치되는 밸브(44C) 및 상기 응축기(42C)의 일측에 설치되는 냉각팬(45C)을 포함하여 실시된다.
이와 같은 구성에 의해 건조기(10) 내에서 증발되는 고온의 증기가 증기배출관(30')을 따라 유로 내를 이동하는데, 이때 증기배출관(30')이 건조기(10) 내의 건조대(11)를 경유하도록 유로가 설치되어 있어 고온의 증기가 건조대(11)를 간접 가열하게 되고, 이에 건조기(10) 내의 증기가 배출됨에 따른 열손실이 크지 않아 건조기(10) 내부온도를 유지하기가 더욱 용이하고, 따라서 가열기(20)의 가동을 최소로 제한할 수 있으므로 연료가 절약된다.
본 발명에 있어서 상기 증기응축장치(40)에는 추기 밸브(V)가 더 설치되는 것으로 실시될 수 있는데, 상기 추기 밸브(V)는 응축기 및 1,2차 응축기(42A, 42B, 42B', 42C)를 통해 불응축 가스가 외부로 방출된다.
또한 상기 밸브(44A, 44B, 44C)는 건조기(10)가 초기 가동될 때에 개방되도록 제어되어 인삼 표면의 수분이 증발되어 생기는 수증기는 외부로 배출되고, 적정 시간이 경과한 후 밸브(44A, 44B, 44C)를 닫아 인삼 내의 수분이 증발하여 생기는 증기는 저장탱크(43A, 43B, 43C)에 저장된다.
이러한 밸브(44A, 44B, 44C)의 개폐동작은 자동밸브와 타이머를 이용해 건조기(10)의 운전시간에 따라 자동으로 개폐 제어되는 것으로 실시될 수도 있고, 이와 다르게는 사용자가 수동으로 밸브(44A, 44B, 44C)를 개폐 조작하는 것으로 실시될 수도 있다.
이상과 같은 본 발명은 인삼을 건조시켜 백삼이나 홍삼 등을 만들 때에 인삼이 건조되는 과정에서 인삼으로부터 증발되는 증기를 효과적으로 응축시켜 진세노사이드액으로 만든 다음, 이를 인체에 유익한 제품(예를 들면, 인삼음료, 건강보조식품의 첨가물 등)을 제조하는 데에 사용할 수 있다.
10: 건조기 11: 건조대
20: 가열기 30, 30': 증기배출관
40: 증기응축장치 41A, 41B, 41C: 압축기
42A, 42C: 응축기 42B: 1차 응축기
42B': 2차 응축기 43A, 43B, 43C: 저장탱크
44A, 44B, 44C: 밸브 45A, 45B, 45C: 냉각팬
46: 연결관 V: 추기 밸브
V': 인삼액 회수밸브

Claims (6)

  1. 건조기를 이용하여 수삼을 백삼이나 홍삼으로 건조하는 과정에서 진세노사이드 성분을 포함하는 증기를 회수하기 위한 회수장치에 있어서,
    내부에 건조대(11)가 설치되는 진공 건조기(10)와;
    상기 진공 건조기(10)의 내부를 가열하는 가열기(20)와;
    상기 진공 건조기(10)의 내부와 연결되는 증기배출관(30) 및;
    상기 증기배출관(30)의 하류측에 연결되는 증기응축장치(40)를 포함하고;
    상기 증기응축장치(40)는 상기 증기배출관(30)에 연결되는 압축기(41A)와, 상기 압축기(41A)의 하류측에 연결되는 응축기(42A)와, 상기 응축기(42A)의 하류측에 설치되는 저장탱크(43A)와, 상기 저장탱크(43A)의 하류측에 설치되는 밸브(44A) 및 상기 응축기(42A)의 일측에 설치되는 냉각팬(45A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
  2. 건조기를 이용하여 수삼을 백삼이나 홍삼으로 건조하는 과정에서 진세노사이드 성분을 포함하는 증기를 회수하기 위한 회수장치에 있어서,
    내부에 건조대(11)가 설치되는 진공 건조기(10)와;
    상기 진공 건조기(10)의 내부를 가열하는 가열기(20)와;
    상기 진공 건조기(10)의 내부와 연결되는 증기배출관(30) 및;
    상기 증기배출관(30)의 하류측에 연결되는 증기응축장치(40)를 포함하고;
    상기 증기응축장치(40)는 상기 증기배출관(30)에 연결되는 1차 응축기(42B)와, 상기 1차 응축기(42B)의 하류측에 설치되는 연결관(46)과, 상기 연결관(46)에 설치되는 압축기(41B)와, 상기 연결관(46)의 하류측에 설치되는 2차 응축기(42B')와, 상기 2차 응축기(42B')의 하류측에 설치되는 저장탱크(43B)와, 상기 저장탱크(43B)의 하류측에 설치되는 밸브(44B) 및 상기 1,2차 응축기(42B, 42B')에 각각 설치되는 냉각팬(45B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 증기배출관(30)은 상기 건조대(11)를 경유하도록 유로가 형성되는 증기 배출관(30')인 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 증기응축장치(40)는 40℃ 이상의 고온 건조 조건하에서 운전되는 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 증기배출관(30)에는 추기 밸브(V)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 압축기(41A, 41B, 41C)는 다이어프램 방식의 진공 압축기인 것을 특징으로 하는 진공과 압축사이클을 이용한 인삼의 진세노사이드가 포함된 응축수 회수장치.
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