KR101683218B1 - 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기 - Google Patents

유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기 Download PDF

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한기용
박규열
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Abstract

시드원료 및 첨가원료를 유동실 내부에서 압축공기를 이용하여 부양된 상태로 체류시켜 목적과립을 생산하는 유동층 과립기의 가동방법은, 유동실 하부에서 메인 압축공기를 공급하는 메인 압축공기 분사부를 이용하여 시드원료 및 첨가원료를 유동실에서 부양된 상태로 유지하는 단계; 및 유동실 하부에 배치되는 파티션의 단부에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하는 단계를 포함한다.

Description

유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기{OPERATING METHOD OF FLUIDIZED BED GRANULATOR AND THE FLUIDIZED BED GRANULATOR}
본 발명은 과립 생산을 위한 유동층 과립기에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 설계된 크기의 목적과립을 보다 안정적이고 지속적으로 생산하는 유동층 과립기에 관한 것이다.
유동층 과립기는 액체의 분말이나 과립화, 분말의 과립화, 약물 성분의 피복 등에 일반적으로 사용되는 기기로서, 크게 일괄 방식 유동층 과립기(batch type fluidized bed granulator), 연속 방식 유동층 과립 프로세스(continuous type fluidized bed granulation process), 및 플라우쉐어 믹서/드라이어(ploughshare mixer/dryer) 등으로 분류되며, 특히 일괄 방식 유동층 과립기는 과립 및 코팅과 건조가 동시에 이루어지며, 과립 크기 조정이 용이하여 식품, 제약 제품 생산에 주로 사용되고, 더 세부적으로 상부, 하부, 및 탄젠트 스프레이 방식으로 나뉜다.
유동층 과립기의 가동 방식을 살펴보면, 공기압에 의해서 액체, 분말, 및 과립이 유동화되는 유동층 내에서 건조 및 설계된 사양의 입자 직경 및 조성비의 과립이 생산된다.
구체적으로, 유동실 내부에 먼저 분말 혹은 원형 과립을 일정량 투입하여 유동층을 형성하고, 유동실 내부에 설치된 노즐을 이용하여 유동실로 액상재료를 분무하여, 스프레이 드라이어의 건조품과 형상이 유사한 입자를 생산한다. 최초 투입된 분말이나 과립, 및 액상재료 등을 유동실 내부에 유동상태로 체류시킴으로써 액상재료에 의한 입자끼리의 접착(바인더 역할), 피복이 반복된다. 그 결과 서서히 입자 직경이 커지며, 가동을 계속하여 설계된 원형 과립의 크기 및 함량에 도달하도록 한다.
한편, 유동실 내에 과립이 설계된 직경에 도달할 때까지 이를 유동상태로 유지하거나 건조 목적으로 유동실로 강한 공기가 유입되며, 과립 원료의 부양된 상태 유지는 설계된 직경이나 함량의 목적과립을 형성하는데 중요한 기술이다.
다만, 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방과립을 생산하는 경우, 원료 추출물 자체의 당도와 점도가 높아서 과립원료들이 유동실 내에서 충분히 부양되거나 순환이 원활하지 못하게 되면, 설계된 크기에 도달하지 못한 과립이 유동실 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 야기할 수 있다.
대한민국 공개특허(공개번호; 10-2011-0051841)를 참고하면, 고온의 공기로 유동시켜 원료를 건조하는 유동층 건조기가 개시되며, 유동층 과립기에 대한 개략적인 구조나 명칭에 대한 설명을 참고할 수 있다.
본 발명은 유동층 내에서 과립의 체류 시간을 안정적이며 지속적으로 조정할 수 있는 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기를 제공한다.
본 발명은 파티션 외측에서 내측으로 과립원료가 보다 잘 순환하여, 파티션 하부에서 분사되는 첨가원료와 시드원료의 접촉이 원활한 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기를 제공한다.
본 발명은 유동층 하부에서 공급되는 상승기류 외에 회전기류를 더 제공하여 유동층 내에서 과립원료의 체류 시간을 향상시킬 수 있는 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기를 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 시드원료(seed material) 및 첨가원료를 유동실 내부에서 압축공기를 이용하여 부양된 상태로 체류시켜 목적과립을 생산하는 유동층 과립기의 가동방법은, 유동실 하부에서 메인 압축공기를 공급하는 메인 압축공기 분사부를 이용하여 시드원료 및 첨가원료를 유동실에서 부양된 상태로 유지하는 단계; 및 유동실 하부에 배치되는 파티션의 단부에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하는 단계를 포함한다.
기본적으로 메인 압축공기를 통해서 과립원료의 부양상태를 유지할 수 있고, 파티션에서 상부로 보조 압축공기를 더 제공하여 과립원료의 부양을 보조할 수 있다.
또한, 파티션의 상부측 단부에서 유동실 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출할 수 있으며, 또한, 파티션의 하부측 단부에서 유동실 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하되, 파티션의 하부측 단부에서는 파티션 안쪽의 하부에서 상부로 보조 압축공기를 배출할 수 있고, 이에 유동실 하부에 낙하된 입자의 정체 없이 신속하게 파티션 내부로 이동시키는 기능을 제공한다.
파티션의 상부측 단부와 하부측 단부 중 적어도 어느 한쪽에서 독립적으로 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하여 상승기류를 더 강화할 수 있고, 이에 과립원료의 부양 시간이 증가하고, 부가적으로 파티션 외측에서 파티션 하부 단부 아래를 통해서 파티션 내측 영역으로 넘어오는 과립원료의 순환 속도를 향상시킬 수 있다.
즉, 파티션 외측 영역에서 내측 영역으로 과립원료가 보다 잘 순환하여, 파티션 내측 영역 하부에서 분사되는 첨가원료와 시드원료의 접촉이 원활해지며, 이에 목적과립의 생산 시간이 단축될 수 있다.
특히, 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방과립을 생산하는 경우, 원료 추출물 자체의 당도와 점도가 높아서 과립원료들이 유동실 내에서 충분히 부양되거나 순환이 원활하지 못하게 되면, 설계된 크기에 도달하지 못한 과립이 유동실 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 야기할 수 있지만, 본 발명의 유동층 과립기의 가동방법에 따르면 이러한 문제를 해결할 수 있다.
파티션에서 상부측 단부나 하부측 단부에서 보조 압축공기를 추가로 공급하는 방법은 다양하며, 아래에 구체적인 방법을 개진한다.
먼저, 파티션 측벽 내부에 공기통로를 제공하고, 공기통로를 통해서 보조 압축공기를 제공할 수 있으며, 특히, 파티션의 하부측 단부를 파티션의 안쪽으로 굴절 형성함으로써, 파티션 하부측 단부에서는 파티션 내측 영역으로 상승기류를 추가로 제공할 수 있다. 한편, 상기 공기통로는 상부와 하부로 서로 분리되어 제공될 수 있다.
또한, 공기통로는 파티션을 내외측 측벽을 갖는 2중 구조로 제공하고, 상기 내외측 측벽 사이를 통해서 공급되는 보조 압축공기가 파티션의 상부측 및 하부측 단부에서 배출될 수 있다.
한편, 파티션 상부와 하부에서 토출되는 압축공기는 서로 독립된 풍압과 풍량을 공급하도록 공기통로를 서로 분리 배치하여 내부 입자의 직경 성장에 상태에 따라서 서로 독립적으로 풍압과 풍량을 조절하여 뭉침 방지와 유동화 가속화를 달성한다.
또한, 공기통로는 파티션 측벽의 길이방향을 형성되는 관통 홀 형태로 제공될 수 있다.
또한, 파티션의 단부를 따라서 배치되는 복수개의 보조 압축공기 분사노즐을 포함하는 보조 압축공기 분사부 또는 상기 보조 압축공기 분사노즐이 링 형상으로 일체로 제공되는 보조 압축공기 분사부를 통해서 보조 압축공기를 제공할 수도 있다.
참고로, 파티션은 고정부재를 통해서 유동실 저면에서 이격된 상태로 내부에 유동실을 제공하는 과립기 몸체 내면에 고정될 수 있고, 앞서 언급되는 보조 압축공기는 과립기 몸체 외부에 제공되는 컴프레서나 블로워를 통해서 공급되되, 상기 고정부재를 통해서 파티션의 공기통로나 보조 압축공기 분사부 및 압축공기 분사노즐로 공급될 수 있다.
즉, 본 발명에서 보조 압축공기 분사부는 파티션에 공기통로를 제공하거나, 혹은 파티션의 단부를 굴곡시킨 상태에서 외부에 공급되는 블로워나 컴프레서 등을 포함할 수 있고, 상기 블로워나 컴프레서와 연결되는 보조 압축공기 분사노즐을 포함할 수 있다.
또한, 과립기 몸체 및 파티션 사이에서 파티션 원주의 접선 방향으로 수평방향 압축공기를 더 공급하여, 상기 과립기 몸체와 파티션 사이 공간에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 이에 유동층 내에서 과립원료의 체류 시간을 더욱 늘릴 수 있다.
한편, 수평방향 압축공기를 공급하는 수평방향 압축공기 분사부는 유동실 저면에서 이격된 상태로 배치되는 파티션의 하부측 단부보다 낮은 높이에 배치되어 유동층 하부에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 경우에 따라서, 수평방향 압축공기 분사부를 파티션의 하부측 단부보다 높은 높이에 배치하여 회전기류를 유동층 중층이상에서 형성시키는 것도 가능하다.
한편, 앞서 언급되는 상승기류나 회전기류 형성을 위한 압축공기의 공급을 위해서는 유동층 내부의 공기가 외부로 배출되어야 하는데, 이는 유동층 상부에 배치되는 백 필터를 통해서 외부로 배출될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 시드원료 및 첨가원료를 유동실 내부에서 압축공기를 이용하여 부양된 상태로 체류시켜 목적과립을 생산하는 유동층 과립기는, 내부에 유동실을 제공하는 과립기 몸체; 유동실로 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부; 유동실 하부에서 유동실로 메인 압축공기를 공급하며, 메인 압축공기를 유동실로 분배하는 다공성 분배판을 포함하는 메인 압축공기 분사부; 유동실 하부에 배치되는 파티션; 파티션에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하는 보조 압축공기 분사부; 및 파티션을 다공성 공기 분배판에서 이격된 상태로 과립기 몸체 내면에 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 시드원료 및 첨가원료를 유동실 내부에서 압축공기를 이용하여 부양된 상태로 체류시켜 목적과립을 생산하는 유동층 과립기의 가동방법은, 유동실 하부에서 메인 압축공기를 공급하는 메인 압축공기 분사부를 이용하여 시드원료 및 첨가원료를 유동실에서 부양된 상태로 유지하는 단계; 및 내부에 유동실을 제공하는 과립기 몸체 및 파티션 사이에서 파티션의 원주에 접선 방향으로 수평방향 압축공기를 배출하는 단계를 포함한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 시드원료 및 첨가원료를 유동실 내부에서 압축공기를 이용하여 부양된 상태로 체류시켜 목적과립을 생산하는 유동층 과립기는, 내부에 유동실을 제공하는 과립기 몸체; 유동실로 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부; 유동실 하부에서 유동실로 메인 압축공기를 공급하며, 메인 압축공기를 유동실로 분배하는 다공성 공기 분배판을 포함하는 메인 압축공기 분사부; 유동실 하부에 배치되는 파티션; 과립기 몸체 및 파티션 사이에서 메인 압축공기의 배출 방향과 수직한 방향으로 수평방향 압축공기를 배출하는 수평방향 압축공기 분사부; 파티션을 다공성 공기 분배판에서 이격된 상태로 과립기 몸체 내면에 고정시키는 고정부재를 포함한다.
본 발명의 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기에서는 기본적으로 메인 압축공기를 통해서 과립원료의 부양상태를 유지할 수 있고, 파티션에서 상부로 보조 압축공기를 더 제공하여 과립원료의 부양을 보조할 수 있다.
본 발명의 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기에서는 파티션의 상부측 단부와 하부측 단부에서 상부를 향하여 과립의 성장속도에 대응하여 독립적으로 보조 압축공기를 배출하여 상승기류를 더 강화할 수 있고, 이에 과립원료의 부양 시간이 증가하고, 부가적으로 파티션 외측에서 파티션 하부 단부 아래를 통해서 파티션 내측 영역으로 넘어오는 과립원료의 순환 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, 파티션 외측 영역에서 내측 영역으로 과립원료가 보다 잘 순환하여 유동실 하부에 낙하된 입자의 정체로 인한 입자간의 부착과 뭉침을 방지하며, 파티션 내측 영역 하부에서 분사되는 첨가원료와 시드원료의 접촉이 원활해지며, 이에 목적과립의 생산 시간이 단축될 수 있다.
특히, 본 발명의 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기에서는 당함량이 높은 한방과립을 생산하는 경우, 원료 추출물 자체의 당도와 점도가 높아서 과립원료들이 유동실 내에서 충분히 부양되거나 순환이 원활하지 못하게 되면, 설계된 크기에 도달하지 못한 과립이 유동실 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 야기할 수 있지만, 상승기류를 강화하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기에서는 과립기 몸체 및 파티션 사이에서 메인 압축공기의 배출 방향과 수직한 방향으로 수평방향 압축공기를 더 공급하여, 과립기 몸체와 파티션 사이 공간에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 이에 유동층 내에서 과립원료의 체류 시간을 더욱 늘릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 가동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기에서 제공되는 메인 압축공기 및 보조 압축공기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 유동층 과립기의 파티션에서 보조 압축공기를 공급하는 보조 압축공기 분사부의 다양한 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 과립기의 가동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 과립기에서 제공되는 메인 압축공기, 보조 압축공기, 및 수평방향 압축공기를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 수평방향 압축공기를 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 가동방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기에서 제공되는 메인 압축공기 및 보조 압축공기를 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 유동층 과립기의 파티션에서 보조 압축공기를 공급하는 보조 압축공기 분사부의 다양한 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 유동층 과립기(100)는 과립기 몸체(110), 첨가원료 분사부(120), 메인 압축공기 분사부(130), 파티션(140), 백 필터부(150), 보조 압축공기 분사부, 및 고정부재(170)를 포함한다. 참고로, 고정부재는 파티션의 높이 조절을 위하여 상하 이동이 가능하도록 설치된다.
과립기 몸체(110)에는 내측으로 유동실(112)이 제공되며, 유동실(112)에는 설계된 직경이나 함량을 갖는 목적과립을 위한 분말이나 과립 상태의 시드원료가 제공될 수 있으며, 내부 확인을 위한 관찰 창이 제공될 수 있다.
첨가원료 분사부(120)는 유동실(112) 중심에 배치되는 분사노즐을 포함할 수 있으며, 시드원료 간의 점착을 위한 바인더나 시드원료의 코팅 혹은 성장을 위한 첨가제 등을 분사 혹은 분무할 수 있다. 참고로, 분사노즐은 첨가원료가 저장된 탱크(미도시)와 연결될 수 있다.
메인 압축공기 분사부(130)는 유동실(112) 하부에서부터 유동실(112)을 향하여 강한 압력의 공기를 공급하는 송풍기(blower) 및 분사하는 노즐을 포함할 수 있으며, 고압의 공기에 의해서 유동실(112) 내부에 과립 원료들이 부양된 상태를 유지할 수 있다.
참고로, 메인 압축공기 분사부는 본 실시예에서 유동실 하부에 배치되는 것으로 도시되지만, 경우에 따라서, 백 필터를 통해서 유동실 내부 공기를 강하게 흡입하는 흡입기가 제공되는 경우, 상기 흡입기에서 흡입된 공기를 그대로 유동실 하부를 통해서 상부로 보낼 수도 있고, 이러한 순환 구조로 제공되는 경우, 메인 압축공기 분사부는 유동실 하부에 별개로 배치될 필요는 없다. 다만, 원활한 공기 순환을 위해서 유동실 하부에 별개의 블로워나 컴프레서가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 메인 압축공기 분사부(130)는 메인 압축공기 분사부(130) 및 유동실(112) 사이에 배치되어 유동실로 압축공기를 구배하는 다공성 공기 분배판(132)을 더 포함한다.
또한, 유동실(112) 내부에는 첨가원료가 분사되는 첨가원료 분사부(120) 주변 상부에 실린더 형상의 파티션(140)을 더 배치하는데, 파티션(140)은 고정부재(170)에 의해서 상하로 위치가 변경될 수 있고, 공기 분배판(132) 상면과의 이격거리를 조절 가능하도록 하여 입자경이 성장하면 이격거리를 증가시켜 내부로 성장한 입자의 이동할 공간을 확보하며, 그 내부에서 분무되는 액체상태의 첨가원료와 시드원료가 효과적으로 접촉할 수 있는 영역을 제공할 수 있으며, 파티션(140) 내부와 유동실(112) 하부와의 압력 차이를 크게 하여 과립 원료가 파티션(140) 내부로 이동하는 속도를 증가시키고, 유동실 상부로 이동하는 거리를 증가시키는 효과를 제공한다.
한편, 유동실(112) 내의 과립이 설계된 직경에 도달할 때까지 이를 유동상태로 유지하거나 건조 목적으로 유동실(112)로 메인 압축공기 분사부(130)를 통해서 강한 공기가 유입되는데, 유동실(112) 내부로 지속적인 공기 유입을 가능하게 하기 위하여 유동실(112) 상부에는 유동실(112) 내부 공기를 외부로 배출하는 백 필터부(150)가 배치되며, 백 필터부(150)는 배출덕트(151)에 연결되며, 배출덕트(151)에는 유동실(112) 내의 공기를 강제로 흡기하기 위한 에어펌프가 더 제공될 수도 있다.
유동층 과립기(100)에서는 기본적으로 메인 압축공기를 통해서 과립원료의 부양상태를 유지할 수 있고, 파티션(140)에서 상부로 보조 압축공기를 더 제공하여 과립원료의 부양을 위한 상승기류를 보조할 수 있다. 메인 압축공기나 보조 압축공기가 유동실(112) 내부로 공급되는 상태는 도 2를 참고할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 유동층 과립기(100)에서는 파티션(140)의 상부측 단부와 하부측 단부에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 독립적으로 배출하여 상승기류를 더 강화할 수 있고, 이에 과립원료의 부양 시간이 증가하고, 부가적으로 파티션(140) 외측에서 파티션(140) 하부 단부 아래를 통해서 파티션(140) 내측 영역으로 넘어오는 과립원료의 순환 속도를 향상시킬 수 있으며, 파티션 아래서 상승기류를 타고 상승하던 입자경과 무게가 증가된 과립원료가 파티션 상부측 단부에서 바로 하부로 떨어지는 것을 방지하는 효과도 제공할 수도 있다.
즉, 파티션(140) 외측 영역에서 내측 영역으로 과립원료가 보다 잘 순환하여, 파티션(140) 내측 영역 하부에서 분사되는 첨가원료와 시드원료의 접촉이 원활해지며, 이에 목적과립의 생산 시간이 단축될 수 있다.
특히, 당함량이 높은 한방과립을 생산하는 경우, 원료 추출물 자체의 당도와 점도가 높아서 과립원료들이 유동실 내에서 충분히 부양되거나 순환이 원활하지 못하게 되면, 설계된 크기에 도달하지 못한 과립이 유동실 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 야기할 수 있지만, 상승기류를 강화하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.
참고로, 식물성 추출물 및 생약 추출물 또는 한약탕제 추출물은 오랜 기간 섭취해온 경험이 확보되어 합성 의약품인 양약에 비해 낮은 독성을 나타내므로 안정성이 높은 의약품으로 인식되고 있으나, 부형제를 첨가한 산제, 과립제, 환제의 경우에는 부피가 크고, 쓰거나 떫은 맛으로 인하여 경구 섭취에 불쾌감이 있고, 부형제 함량이 높아서 1회 복용량이 높다.
또한, 생약 추출물 또는 한약탕제 추출물과 같은 식물성 추출물의 특성은 람노오스(rhamnose), 아라비노오스(arabinose), 갈락토스(galactose), 글루코스(glucose), 자일로스(xylose), 우론산(uronic acid), 만노스(mannose), 갈락투론산(galacturonic acid)등의 당류를 포함하는 탄수화물 함량이 절반 가까이로 높아 복용하기 편리한 고 함량의 제형화가 어렵다. 또한, 추출 건조된 생약 추출물 분말의 경우 농축된 당류 함량에 의한 심한 함습 발생으로 분말 취급이 어렵다.
이에 한방원료인 상기 추출물을 고농도로 함유하는 1 내지 4mm 크기의 원형 과립을 제조하는데 본 발명에 따른 유동층 과립기 및 가동방법을 사용할 수 있다. 구체적으로 수분을 흡수하는 특성이 높아서 과립 성장이 어려운 한약제제의 경우에도 과립생산 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 유동층 과립기에서 생산이 유리한 한약제제의 성분비를 아래서 확인한다.
시드원료로는 유당 분말, 한약재 추출물의 분무 건조된 분말, 및 한약재 추출물 분말과 부형제의 혼합물을 사용하여 제조한 300~850㎛ 범위의 부정형 분말 또는 1 내지 2.5mm 크기의 알갱이를 사용할 수 있고, 이를 이용하여 목적하는 추출물 함량이 80% 이상인 다양한 크기의 원형 과립을 제조할 수 있다.
특히, 고 당함량는 물론 중저 당함량 재료에서도 목적하는 직경과 함량의 원형과립과 환약을 생산하기 유리하며, 여기서 고 당함량 소재는 15 내지 25브릭스 농도의 추출물에 함유되는 고형물 기준으로 첨가제의 사용비율(히드록시프로필메틸셀룰로오스, 풀루란, 자당 지방산, 마그네슘 스테아린산, 폴리에틸렌 글리콜, 베타-사이클로덱스트린, 콜로이드성 이산화규소)은 20% 이하로 설정한다. 참고로, 중 당함량 소재는 20 내지 35 브릭스 농도의 추출물에 함유되는 고형물 기준으로 첨가제의 비율은 15% 이하로 사용함이 바람직하다.
이상 설명한 본 발명에 따른 유동층 과립기(100)를 통해서 목적과립을 생산하기 위한 유동층 과립기의 가동방법을 살펴본다.
먼저, 시드원료를 과립기 몸체(110) 내부에 공급하고, 그 상태에서 첨가원료 분사부(120)를 통해서 첨가원료를 공급한다. 이때, 유동실(112) 하부에 배치되는 메인 압축공기 분사부(130)를 통해서 공급되는 메인 압축공기를 통해서 상승기류가 형성되며, 상기 상승기류를 통해서 시드원료 및 첨가원료가 부양된 상태를 유지할 수 있다.
시간이 지나면서 점차 서로 부착되어 목적과립의 직경이나 함량에 가까워지면 부양된 과립원료가 하부로 떨어지게 된다.
다만, 목적과립에 미달한 직경의 과립원료가 과립기 몸체(110) 하부에 쌓이게 되면, 덜 건조된 상태에서 과립원료가 서로 붙게 되고, 제품의 품질이 떨어지는 원인이 된다.
이에 본 실시예에서는 메인 압축공기 외에 파티션(140)에서도 추가로 보조 압축공기를 공급하여 상승기류를 강화한다.
파티션(140)에서 상승기류를 공급하기 위하여 본 실시예에서는 파티션(140)의 상단부 및 하단부 양쪽에서 모두 보조 압축공기를 공급한다.
도 4를 참조하면, 파티션(140) 측벽 내부에 상부 및 하부로 연결되는 독립된 공기통로(142)를 형성하고, 공기통로(142)를 통해서 보조 압축공기를 공급한다. 그러면, 파티션(140) 양쪽 단부를 통해서 보조 압축공기가 배출될 수 있다.
파티션(140)은 고정부재(170)를 통해서 과립기 몸체(110) 내면에 고정될 수 있는데, 고정부재는 높이 조절이 가능하여 파티션과 공기 분배판과의 거리를 조절할 수 있다.
보조 압축공기는 과립기 몸체(110) 외부에 제공되는 컴프레서를 통해서 공급될 수 있고, 고정부재(170)의 내측에는 파티션(140)의 상부와 하부 단부로 압축공기를 토출시키기 위한 공기통로(142)와 연결되는 통로를 제공하여, 컴프레서를 통해서 제공되는 보조 압축공기를 파티션(140)의 공기통로(142)로 공급할 수 있다. 이때, 공기통로(142)는 파티션의 상단과 하단으로 서로 독립적으로 보조 압축공기를 공급할 수 있도록 상방과 하방으로 서로 분리된 통로를 제공하며, 이에 과립화 과정에 대응하여 서로 다른 풍압과 풍량을 공급할 수 있다.
한편, 파티션(140) 하부측 단부는 파티션(140) 내측 영역으로 굴절되어 있어서 파티션(140) 하부측 단부에서도 상부로 보조 압축공기가 배출될 수 있다.
본 발명에서 파티션 내측에 제공되는 공기통로는 다양한 방법으로 제공할 수 있다. 예를 들어서 파티션을 내외측 측벽을 갖는 2중 구조로 제공하고 그 사이에 공기통로를 형성할 수도 있고, 파티션 측벽을 상하로 관통하는 여러 개의 관통 홀 형태로 제공할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 5에 도시되는 것과 같이, 파티션(140)의 상부 및 하부 단부에 링 형태의 보조 압축공기 분사노즐(162)을 배치할 수도 있다. 도 5에 도시되는 유동층 과립기에서 다른 구성요소들은 도 1 내지 4에 도시되는 유동층 과립기의 도면이나 설명을 참고할 수 있으며, 도 5에 도시되는 유동층 과립기에서는 앞선 실시예와 차이가 있는 파티션 및 보조 압축공기 분사부를 중심으로 설명하며, 설명이나 이해를 돕기 위하여 유사한 기능의 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.
도 5를 참조하면, 파티션(140) 상부 및 하부 단부에 링 형상의 보조 압축공기 분사노즐(162)이 배치된다. 보조 압축공기 분사노즐(162) 내부에는 통로가 형성되며, 상기 통로는 보조 압축공기 분사노즐(162) 상부에 형성된 개구(164)와 연통된다. 상기 개구는 노즐의 개구로 이해할 수 있다.
보조 압축공기 분사노즐(162)은 고정부재(170)를 통해서 외부에 배치되는 컴프레서를 통해서 보조 압축공기를 공급받을 수 있으며, 구체적으로, 고정부재(170) 내측 공간을 통해서 제공되는 보조 압축공기는 연결로드(161)를 지나서 보조 압축공기 분사노즐(162) 측면에 형성된 공급 홀(166)까지 공급되며, 공급 홀(166)은 보조 압축공기 분사노즐(162)의 내부 통로와 연결된다. 이 경우에도, 파티션의 상하에 독립적으로 제공되는 분사노즐(162)로 연결로드(161)를 통해서 서로 독립적인 풍량과 풍압을 제공할 수 있다.
이상 도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명의 유동층 과립기(100)에 적용될 수 있는 다양한 형태의 보조 압축공기 분사부에 대해서 설명하였다. 다만, 보조 압축공기 분사부는 파티션의 상부나 하부 단부에서 상승기류를 제공할 수 있는 기능 범위 내에서 다양하게 변경 설계될 수 있고, 예를 들어서, 파티션 단부에 직접 블로워가 장착되거나 단부를 따라서 복수개의 노즐이 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 과립기의 가동방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 과립기에서 제공되는 메인 압축공기, 보조 압축공기, 및 수평방향 압축공기를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 수평방향 압축공기를 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기에 대해서 설명한다.
다만, 본 실시예에서는 앞선 실시예와 차이가 있는 구성요소, 예를 들어 수평방향 압축공기를 제공하는 방법이나 수평방향 압축공기를 제공하는 수평방향 압축공기 분사부에 대한 설명을 중심으로 한다. 또한, 앞선 실시예와 같은 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 유동층 과립기의 가동방법에서도 유동실 하부에서 메인 압축공기를 제공하고, 파티션에서 보조 압축공기를 공급한다.
여기에 추가적으로 과립기 몸체 및 파티션 사이에서 메인 압축공기의 배출 방향과 수직한 방향으로 수평방향 압축공기를 더 공급하여, 과립기 몸체와 파티션 사이 공간에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 이에 유동층 내에서 과립원료의 체류 시간을 더욱 늘릴 수 있다. 도 7을 참고하여 유동층 과립기에서 제공되는 메인 압축공기, 보조 압축공기, 및 수평방향 압축공기에 의한 회전기류를 확인할 수 있다.
도 8은 수평방향 압축공기를 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 8을 참고하면, 과립기 몸체(110) 외측으로 수평방향 압축공기 분사부(180), 본 실시예에서는 수평방향 압축공기 분사부(180)는 컴프레서 및 블로워를 포함하며, 블로워로부터 공급되는 수평방향 압축공기는 과립기 몸체(110) 측벽에 형성된 관통 홀(116)을 통해서 과립기 몸체(110) 내측으로 공급된다. 상기 관통 홀(116)로 공급된 수평방향 압축공기는 소정의 각도를 가지고 기울어진 가이드 편(114)을 따라서 유동실(112) 내부로 공급된다.
즉, 본 실시예에서는 과립기 몸체(110) 및 파티션(140) 사이에서 메인 압축공기의 배출 방향과 수직한 방향으로 수평방향 압축공기를 더 공급함으로써, 과립기 몸체(110)와 파티션(140) 사이 공간에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 이에 유동층(112) 내에서 과립원료의 체류 시간을 더욱 늘릴 수 있다.
한편, 수평방향 압축공기를 공급하는 수평방향 압축공기 분사부는 유동실 하부에서 상부까지 어느 지점에나 배치될 수 있고, 예를 들어서 수평방향 압축공기 분사부는 파티션의 하부측 단부보다 낮은 높이에 배치되어 유동층 하부에서 회전기류를 형성시킬 수 있고, 경우에 따라서, 파티션의 하부측 단부보다 높은 높이에 배치하여 회전기류를 유동층 중층이상에서 형성시키는 것도 가능하다.
상승기류와 회전기류를 통해서 최종적으로 생산된 목적과립의 직경이나 함량이 서로 거의 유사하며, 제품의 품질 향상으로 인한 소비자의 기대를 충족시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100：유동층 과립기 110：과립기 몸체
112：유동실 120：첨가원료 분사부
130：메인 압축공기 분사부 132：공기 분배판
140：파티션 150：백 필터부
162：보조 압축공기 분사노즐 170：고정부재
180：수평방향 압축공기 분사부

Claims (14)

  1. 과립기 몸체(110) 내부의 유동실(112)에 제공되는 시드원료의 성장을 위한 첨가원료가 첨가원료 분사부(120)에 의해서 상기 유동실로 분사되면서 상기 시드원료에 점착되어 목적과립을 생산하되, 상기 유동실 하부에서 상기 유동실 상부를 향하여 압축공기를 공급하는 메인 압축공기 분사부(130)에 의해서 상기 시드원료 및 상기 첨가원료가 상기 유동실 하부에서 상부로 반복적으로 순환하면서 상호 점착되어 상기 목적과립을 생산하는 유동층 과립기(100)의 가동방법에 있어서,
    상기 유동실 하부에서 메인 압축공기를 공급하는 상기 메인 압축공기 분사부를 이용하여 상기 시드원료 및 상기 첨가원료를 상기 유동실 내부에서 상하로 순환시키는 단계; 및
    상기 유동실의 하부에 배치되는 파티션(140)의 상단에서 상기 유동실 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하되,
    상기 메인 압축공기를 공급하는 컴프레서와 별도로 제공되는 컴프레서를 이용하여 상기 파티션의 측벽 내부에 형성된 공기통로(142)로 상기 보조 압축공기를 유입시키고, 상기 공기통로로 유입된 상기 보조 압축공기는 상기 공기통로의 말단인 상기 파티션의 상단을 통해서 배출되는 단계;
    를 포함하되, 상기 파티션의 상기 상단에서는 상부로 상기 보조 압축공기를 배출함으로써,
    상기 파티션의 상기 상단에서 배출되는 상기 보조 압축공기를 통해서 상기 파티션의 상기 상단 내측에서 상기 시드원료가 상기 파티션의 상기 상단 외측 아래로 바로 낙하하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
  2. 과립기 몸체(110) 내부의 유동실(112)에 제공되는 시드원료의 성장을 위한 첨가원료가 첨가원료 분사부(120)에 의해서 상기 유동실로 분사되면서 상기 시드원료에 점착되어 목적과립을 생산하되, 상기 유동실 하부에서 상기 유동실 상부를 향하여 압축공기를 공급하는 메인 압축공기 분사부(130)에 의해서 상기 시드원료 및 상기 첨가원료가 상기 유동실 하부에서 상부로 반복적으로 순환하면서 상호 점착되어 상기 목적과립을 생산하는 유동층 과립기(100)의 가동방법에 있어서,
    상기 유동실 하부에서 메인 압축공기를 공급하는 상기 메인 압축공기 분사부를 이용하여 상기 시드원료 및 상기 첨가원료를 상기 유동실 내부에서 상하로 순환시키는 단계; 및
    상기 유동실의 하부에 배치되는 파티션(140)의 하단에서 상기 유동실 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하되,
    상기 메인 압축공기를 공급하는 컴프레서와 별도로 제공되는 컴프레서를 이용하여 상기 파티션의 측벽 내부에 형성된 공기통로(142)로 상기 보조 압축공기를 유입시키되, 상기 공기통로로 유입된 상기 보조 압축공기는 상기 보조 압축공기는 상기 과립기 몸체 내부를 거치지 않고, 직접 상기 공기통로의 말단인 상기 파티션의 하단을 통해서 배출되는 단계;
    를 포함하되, 상기 파티션의 상기 하단에서는 상기 파티션 안쪽으로 상기 보조 압축공기를 배출함으로써,
    상기 파티션 하단에서 배출되는 상기 보조 압축공기를 통해서 상기 파티션의 상기 하단 외측에서 내측으로 넘어오는 상기 시드원료의 순환 속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파티션의 단부를 따라서 배치되는 복수개의 보조 압축공기 분사노즐 또는 상기 보조 압축공기 분사노즐이 링 형상으로 일체로 제공되는 보조 압축공기 분사부를 통해서 상기 보조 압축공기를 제공하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내부에 상기 유동실을 제공하는 상기 과립기 몸체 및 상기 파티션 사이에서 상기 파티션 원주의 접선 방향으로 수평방향 압축공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
  7. 유동실(112)에 하부에 제공되는 시드원료의 성장을 위한 첨가원료가 상기 유동실로 분사되면서 상기 시드원료에 점착되어 목적과립을 생산하되, 상기 유동실 하부에서 상기 유동실 상부를 향하여 압축공기를 공급하여 상기 시드원료 및 상기 첨가원료가 상기 유동실 하부에서 상부로 반복적으로 순환하면서 상호 점착되어 목적과립을 생산하는 유동층 과립기(100)에 있어서,
    내부에 상기 유동실을 제공하는 과립기 몸체(110);
    상기 유동실로 상기 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부(120);
    상기 유동실 하부에서 상기 유동실로 메인 압축공기를 공급하며, 상기 메인 압축공기를 상기 유동실로 분배하는 다공성 공기 분배판(132)을 포함하는 메인 압축공기 분사부(130);
    상기 유동실 하부에 배치되되, 측벽 내부로 공기통로(142)가 형성되는 파티션(140);
    상기 파티션의 상단에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하되,
    상기 메인 압축공기를 공급하는 컴프레서와 별도로 제공되는 컴프레서를 포함하여, 상기 공기통로로 상기 보조 압축공기를 유입시키고, 상기 공기통로로 유입된 상기 보조 압축공기는 상기 공기통로의 말단인 상기 파티션의 상단을 통해서 배출되는 보조 압축공기 분사부; 및
    상기 파티션을 상기 과립기 몸체 내면에 고정시키며, 상기 파티션 및 상기 다공성 공기 분배판의 이격거리 조절이 가능한 고정부재(170);
    를 포함하되, 상기 파티션의 상기 상단에서는 상부로 상기 보조 압축공기를 배출함으로써,
    상기 파티션의 상기 상단에서 배출되는 상기 보조 압축공기를 통해서 상기 파티션의 상기 상단 내측에서 상기 시드원료가 상기 파티션의 상기 상단 외측 아래로 바로 낙하하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
  8. 유동실(112)에 하부에 제공되는 시드원료의 성장을 위한 첨가원료가 상기 유동실로 분사되면서 상기 시드원료에 점착되어 목적과립을 생산하되, 상기 유동실 하부에서 상기 유동실 상부를 향하여 압축공기를 공급하여 상기 시드원료 및 상기 첨가원료가 상기 유동실 하부에서 상부로 반복적으로 순환하면서 상호 점착되어 목적과립을 생산하는 유동층 과립기(100)에 있어서,
    내부에 상기 유동실을 제공하는 과립기 몸체(110);
    상기 유동실로 상기 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부(120);
    상기 유동실 하부에서 상기 유동실로 메인 압축공기를 공급하며, 상기 메인 압축공기를 상기 유동실로 분배하는 다공성 공기 분배판(132)을 포함하는 메인 압축공기 분사부(130);
    상기 유동실 하부에 배치되되, 측벽 내부로 공기통로(142)가 형성되는 파티션(140);
    상기 파티션의 하단에서 상부를 향하여 보조 압축공기를 배출하되,
    상기 메인 압축공기를 공급하는 컴프레서와 별도로 제공되는 컴프레서를 포함하여, 상기 공기통로로 상기 보조 압축공기를 유입시키되, 상기 공기통로로 유입된 상기 보조 압축공기는 상기 과립기 몸체 내부를 거치지 않고, 직접 상기 공기통로의 말단인 상기 파티션의 상기 하단을 통해서 배출되는 보조 압축공기 분사부;
    상기 파티션을 상기 과립기 몸체 내면에 고정시키며, 상기 파티션 및 상기 다공성 공기 분배판의 이격거리 조절이 가능한 고정부재(170);
    를 포함하되, 상기 파티션의 상기 하단에서는 상기 파티션 안쪽으로 상기 보조 압축공기를 배출함으로써,
    상기 파티션의 상기 하단에서 배출되는 상기 보조 압축공기를 통해서 상기 파티션의 상기 하단 외측에서 내측으로 넘어오는 상기 시드원료의 순환 속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 파티션의 단부를 따라서 배치되는 보조 압축공기 분사노즐을 포함하는 보조 압축공기 분사부를 통해서 상기 보조 압축공기를 제공하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조 압축공기 분사노즐은 링 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
  14. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 과립기 몸체 및 상기 파티션 외측에서 상기 메인 압축공기와 수직한 방향으로 압축공기를 배출시키는 수평방향 압축공기를 공급하는 수평방향 압축공기 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
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