KR101727721B1 - 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열수추출 또는 증류추출에 비해 낮은 저온에서 증발추출을 이루어 파이토케미칼의 변성을 방지하고 증발 추출에 의하여 식물의 휘발성 물질을 포함하는 식물 자체 함유 수분 및 향기 성분까지 추출이 가능하며 외부 액체를 용매로 혼합하지 아니하므로 별도의 정유 공정을 배제하여도 순도 높은 정유 추출이 가능하고 증발 추출 공정에서 증발실 내부를 불활성가스로 충진하여 식물 수분에 함유된 여러 미네랄과 전해질 성분 까지 파괴, 감소되거나 성분 변화 없이 추출이 가능하도록 이루어진 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하고자
피 가공 식물로부터 파이토케미칼을 추출하기 위하여 증발 추출을 위해 선정된 피 가공 식물의 오염물질과 세균을 제거하는 세척, 탈수단계와 추출이 용이한 크기로 세절 또는 파쇄 후 증발 상자에 얇게 펴는 준비단계와,
준비된 피 가공 식물을 펴 놓은 증발 상자를 증발 추출 장치 선반에 넣어 다 단으로 적재하고 증발실을 외기와 폐쇄하는 밀폐단계와,
상기 밀폐된 증발 추출장치 내부의 공기를 진공펌프로서 강제 배출시켜 장치 내부의 산소 농도를 저하시키는 진공 조성단계와,
상기 진공 상태의 증발 추출장치 내의 선반에 탑재된 피 가공 식물에 전기히터와 순환팬으로 이루어진 열풍을 확산 공급하는 증발 열풍 공급단계와,
상기 증발 열풍에 의해 피 가공 식물의 수분이 증발하고 증발된 수분을 포집하여 냉각 응축하는 증발 수분 응축단계와,
상기 응축된 수분을 응결수로 수집 회수하는 회수단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출

Description

식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법{How to extract the fluid component from the evaporation plant and equipment and an extract}

본 발명은 식물로부터 그 식물의 고유하고 다양한 파이토케미칼 성분을 효과적으로 추출하기 위하여 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물에 관한 것이다.

식물의 수액에는 다양한 화학물질이 포함되어 있고 이러한 물질을 총칭하여 파이토케미칼이라 하고 있다.

파이토(phyto)라는 말은 식물을 의미하는 헬라어에서 나온 말로 파이토케미칼은 식물을 뜻하는 파이토(phyto)와 화학을 뜻하는 케미칼(chemical)이 합쳐진 말로 식물성화학물을 의미하며 식물성영양소(phyto neutriants)로 불리도 한다.

녹색식물이 광합성 작용을 할 때 생성된 탄수화물의 일부가 변화한 2차 대사 화합물이며, 주로 나무의 잎과 수피, 열매의 껍질에 들어있으며 짙은 색깔과 쓴맛, 떫은 맛을 나타낸다.

파이토케미칼은 단일 성분이 아니라 식물 내에 존재하는 2만5천여 가지 다양한 물질들의 총칭이다.

파이토케미칼은 식물 자신의 생존과 번식을 위해서 자신에게 위해를 주는 여러 외부 환경에 대처하거나 보호하기 위한 진화의 산물이다.

식물은 움직일 수가 없으므로 오로지 뿌리내린 그 자리에 꿋꿋이 버티면서 자외선에 의해 발생하는 활성산소의 피해를 극복해내야만 죽지않고 자라나 꽃을 피우고 열매를 맺을 수가 있다.

활성산소는 지질의 과산화, 세포막과 단백질의 분해, 엽록체의 파괴, 노화촉진 등으로 식물의 생리적 장애를 초래하며 궁극에는 말라죽게 만든다.

그러다 보니 강한 햇빛으로부터 자신을 보호하기 위해 자외선을 직접 받는 열매의 껍질이나 잎사귀, 줄기에 보호막을 생성하도록 진화하였으며 이 보호막은 강력한 항산화 물질로 이루어져 활성산소로 인한 파괴를 막아내는 역할을 한다.

뿐만 아니라 바이러스나 곰팡이가 침투하여 자신을 갉아먹고 병들게 하는 다양한 스트레스를 극복해내야만 하고, 홍수나 가뭄, 폭염, 추위 같은 극한 자연 상황에서도 버텨내야 하므로 식물이 어떠한 악조건에서도 꿋꿋이 버텨내면서 동시에 생존에 필요한 영양을 공급해줄 수 있도록 스스로 만들어낸 물질들이 바로 파이토케미칼이다.

유전공학의 발달로 이러한 식물성 화학물이 밝혀지면서, 생명과학의 발전에 큰 획을 긋고 있다.

상기와 같은 파이토케미칼의 수 만 가지의 물질로 존재하는 데 주요 성분으로는 페놀 화합물(Phenolic compound), 이소프레노이드(Lsoprenoid), 베타인(Betain), 유기 황화합물(Organo sulfide), 인돌(Inddle), 클루코 시놀레이트(Gluccsinol late), 테르핀(Terpene), 플라보노이드(Flvonoide), 향기 화합물(Aroma compound), 기타 유기산(Organic acid)등이 있다.

이러한 파이토케미칼 물질은 식물 뿐 아니라 인간에게도 여러 유익한 작용을 하는 것으로 밝혀지고 있다.

식물은 이러한 향기성분과 화학물질을 자신이 갖고 있는 체액(수액)에 용해시켜 저장 후 분비하거나 증산작용을 통해 휘발시켜 사용한다.

상기와 같은 파이토케미칼은 음식을 통해 인체 내에 들어오면 강력한 “천연항산화제"로 작용해 세포 DNA와 세포막의 산화를 억제하며 동시에 중성지방을 분해하는 작용을 한다.

또한, 말초신경의 확장, 혈관 확장작용 등으로 혈관 내막장애를 억제함으로써 혈류장애 및 뇌동맥 경화를 개선해주는 작용을 한다.

또한, 혈관정화를 통해 어깨결림, 두통, 심장동계, 고혈압, 협심증, 건망증, 치매, 빈뇨, 분뇨 등과 같은 당뇨병성 혈관계질병을 개선 시켜주는 작용을 한다.

또한, 신경전달 물질과 수용체에서 뇌의 대사를 촉진하여 뇌기능을 향상시켜 어지럼증이나 기억력을 개선 시키고, 피로회복에 뛰어난 효과를 발휘한다.

또한, 체내 특화되지 않은 세포들이 지방합성을 하는 것을 막아 지방세포가 생성되고 커지는 것을 억제하며, 나아가 지방을 분해함으로써 비만을 직접적으로 억제하는 중요한 작용을 한다.

또한, 암세포의 증식을 억제하며 발암물질을 불활성화시키고 세포의 변이를 방해함으로써 암을 예방하는 효과를 나타낸다.

또한, 암을 예방할 뿐 아니라 암세포에 직접적으로 천연킬러(Natural Killer)로 작용해 암세포가 커지는 것을 막고 자연사를 유도하는 치료작용을 한다.

또한, 병원의 항암치료 후에도 살아남아 성장과 번식을 거듭하는 다재내성 암세포를 효과적으로 억제하고 세포자살(apoptosis)을 유도하는 중요한 기능을 하는 것으로 수많은 실험결과에서 밝혀졌다.

이러한 파이토케미칼은 전체 식물 구성성분 중 많아야 10% 미만의 소량이나 그 효과는 지대하게 크다고 할 수 있다.

상기 다양한 파이토케미칼을 함유하는 식물을 구분하여 살펴보면,

카로티노이드 계열

1)베타카로틴: 당근,고구마,케일등에 풍부히 함유

2)리코펜:토마토와 수박 구아바에 많이 들어있음

3)루테인:시금치,케일,아스파라거스,브로콜리,양배추,키위등에 풍부

4)제아잔틴:옥수수,브로콜리,호박,키위등에 함유

폴리페놀계열

1)플라보노이드:채소,과일,차,약초등에 널리분포되어 있음

2)엘라직산:딸기류(특히 복분자),포도류에 많이 함유

3)퀘세틴:양파,사과껍질,토마토,오레가노,녹차등에 함유

4)루틴:메밀,귀리등에 많이 함유되어 있음

5)커큐민:강황(울금)의 대표적인 성분

6)헤스페리딘:오렌지,레몬,만다린,라임에 함유

7)안토시아닌: 딸기,체리,가지,블루베리,포도,붉은양파,붉은 양배추에 함유

올가노설파 계열

인돌류:양배추,무,브로콜리,컬리플라워에 풍부

터핀계열

리모닌:레몬이나 귤등의 껍질에 주로 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.

종래에도 식물로부터 다양한 파이토케미칼을 추출하기 위해 다양한 방법과 장치가 제안된 바 있다.

대표적으로는 인삼으로부터 사포닌을 추출하는 과정과 방법이라 할 수 있다.

이는 원재료 인삼의 뿌리를 이용하여 수삼 또는 홍삼 가공 후 일정량의 물에 원재료를 투입하고 가열하여 탕액 형태로 추출하거나 농축하는 것으로 알려져 있으며 오래전부터 공지 공용되고 있다.

또는 대한민국 특허 등록 제 1180348호와 같이 편백나무로부터 피톤치드 정유를 추출하기 위해 저압 수증기를 스팀 형태로 공급하면서 추출하고 피톤치드를 함유하는 수증기를 감온 감압하여 수처리 냉각장치를 통과시켜 냉각 응축시킨 후 유수분리를 통해 비중 차를 이용하여 피톤치드 정유와 물로 각각 분리하여 편백나무의 피톤치드 정유를 추출하는 것이 있다.

그러나 이러한 종래 기술에 의하면 고온 고압의 수증기를 취급하여야 하므로 설비 구조와 안전성이 크게 요구되어 위험성이 높은 단점이 있고 정유 성분이 아닌 수용성 물질의 경우에는 유수분리가 불가하므로 범용적인 추출 방법으로 사용하기에는 불가하다는 문제가 있다.

한편, 대한민국 특허 공개2011-285호의 초임계유체를 이용한 잣나무로부터 피톤치드의 추출방법의 경우에는 초임계 이산화탄소에 에탄올 및 물을 혼합한 혼합 추출 용매에 파쇄 잣나무 잎을 넣어 피톤치드를 추출하므로 추출 수율을 유기용매 사용의 경우보다 상대적으로 높일 수 있다는 것으로 공지되어 있다.

또한, 대한민국 특허 등록 제 1330163호의 경우에는 저 산소 상태의 조건에서 200~400℃의 고온으로 탄화시켜 증기 추출을 이루고 응축하는 것으로 주로 연작재배를 위한 시비 제조에 사용되는 것으로 200~400℃ 고온에서는 급격히 탄화되므로 처리할 수 있는 식물이 제한되고 꽃잎 등은 처리가 불가한 것이어서 식물의 순도 높은 정유 획득은 불가한 것이다

그러나 상술한 바와 같은 종래 기술들에 의하면 고온 고압의 수증기를 이용하거나 물 또는 혼합물 등의 용매를 가열하는 열수추출 방식으로 용출되는 파이토케미칼을 회수하는 것으로 파이토케미칼 성분이 고온(80℃~120℃)에서 파괴되거나 변성되는 문제가 있고, 휴발성 물질을 제대로 추출 포집하지 못하고 있다는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 의하면 추출이 종료된 원자재 식물을 단순 폐기하므로 잔존하는 파이토케미칼 함유 식물의 재 활용이 불가능하다는 단점이 있으며 추출 간에 외부 공기와의 접촉에 의한 산화 변성의 문제에 의해 순도가 높은 추출물을 얻기 어려운 문제가 있다.

KR 10-1180348 B1 KR 10-2011-0000285 A KR 10-1437221 B1 KR 1330163 B1

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 여러 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서 다음과 같은 과제를 해결하고자 이루어진다.

본 발명은 열수추출 또는 증류추출에 비해 낮은 저온에서 증발추출을 이루어 파이토케미칼의 변성을 방지하도록 이루어진 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명은 증발 추출에 의하여 식물의 휘발성 물질을 포함하는 식물 자체 함유 수분 및 향기 성분까지 추출이 가능하도록 이루어진 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명은 증발 추출에 의하여 외부 액체를 용매로 혼합하지 아니하므로 별도의 정유 공정을 배제하여도 순도 높은 정유 추출이 가능한 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명은 식물 함유 수분을 저온 증발 추출 후 냉각 응축하므로 물의 클러스터가 작아서 체내 흡수 속도와 전달 속도가 빠른 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명은 증발 추출 공정에서 증발실 내부를 불활성가스로 충진하여 식물 수분에 함유된 여러 미네랄과 전해질 성분 까지 파괴, 감소되거나 성분 변화 없이 추출이 가능하도록 이루어진 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명은 증발 추출 후 식물 잔여물을 회수하여 건조식품, 쨈, 차 및 약재료로 사용 가능하며 분말화하여 식품 첨가물로 이용하는 등의 재 사용이 가능한 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법과 장치 및 그 추출물을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 이루어지는 본 발명은 다음과 같은 수단에 의하여 이루어진다.

본 발명의 추출 방법은 외기 유입이 차단되고 진공도를 유지하는 상태에서 증발 추출을 이루는 하나의 방법과 외기 유입이 차단되고 진공도를 유지하면서 불활성 가스를 충진한 상태에서 증발 추출을 이루는 또 하나의 방법을 개시한다.

증발 추출을 위해 선정된 피 가공 식물의 오염물질과 세균을 제거하는 세척, 탈수단계와 추출이 용이한 크기로 세절 또는 파쇄 후 증발 상자에 얇게 펴는 준비단계와,

준비된 피 가공 식물을 펴 놓은 증발 상자를 증발 추출 장치 선반에 넣어 다 단으로 적재하고 증발실을 외기와 폐쇄하는 밀폐단계와,

상기 밀폐된 증발 추출장치 내부의 공기를 진공펌프로서 강제 배출시켜 장치 내부의 산소 농도를 저하시키는 진공 조성단계와,

상기 진공 상태의 증발 추출장치 내의 선반에 탑재된 피 가공 식물에 전기히터와 순환팬으로 이루어진 열풍을 확산 공급하는 증발 열풍 공급단계와,

상기 증발 열풍에 의해 피 가공 식물의 수분이 증발하고 증발된 수분을 포집하여 냉각 응축하는 증발 수분 응축단계와,

상기 응축된 수분을 응결수로 수집 회수하는 회수단계로 이루어진다.

상기 본 발명은 증발 추출 방법에서 증발실 내부를 불활성 가스로 충진하여 산화 변성을 방지하도록 변형 실시될 수 있다.

이는 증발 추출을 위해 선정된 피 가공 식물의 오염물질과 세균을 제거하는 세척, 탈수단계와 추출이 용이한 크기로 세절 또는 파쇄 후 증발 상자에 얇게 펴는 준비단계와,

준비된 피 가공 식물을 펴 놓은 증발 상자를 증발 추출 장치 선반에 넣어 다 단으로 적재하고 증발실을 외기와 폐쇄하는 밀폐단계와,

상기 밀폐된 증발 추출장치 내부의 공기를 진공펌프로서 강제 배출시켜 장치 내부의 산소 농도를 저하시키는 진공 조성단계와,

상기 진공 조성 단계로 진공 조성된 증발 장치 내부에 질소(N₂) 및 또는 이산화탄소(CO₂)로 이루어지는 불활성 가스를 외부로부터 내부로 충진하여 추출장치 내부 공기를 불활성 가스로 치환하는 불활성 가스 치환단계와,

상기 불활성 가스로 치환된 증발 추출장치 내의 선반에 탑재된 피 가공 식물에 전기히터와 순환팬으로 이루어진 열풍을 확산 공급하는 증발 열풍 공급단계와,

상기 증발 열풍에 의해 피 가공 식물의 수분이 증발하고 증발된 수분을 포집하여 냉각 응축하는 증발 수분 응축단계와,

상기 응축된 수분을 응결수로 수집 회수하는 회수단계로 이루어진다.

상기 증발 추출 과정에서 진공과 불활성 가스 충진 상태의 증발 추출장치 내에 외부로부터 상기 불활성 가스를 추출 종료까지 가스 소실분을 보충 공급하는 가스 보충단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 불활성 가스 치환에 의하여 증발 장치 내부 압력은 대기압보다 0.1~0.2Atm 높게 유지하여 외부 공기 유입을 차단하도록 이루어진다.

상기 대기압보다 높은 내부 압력을 유지하는 것에 의하여 외기 유입이 차단되어 산소 혼입에 따른 산화를 방지하고 밀폐 구조 불량이나 불활성 가스 누설에 의한 외기 유입을 방지하도록 이루어진다.

상기와 같이 본 발명은 증발에 의한 추출을 이룸으로 액체 용제 희석이 없으므로 순수 식물의 성분인 파이토케미칼 만을 추출하며 후 처리 공정없이 회수가 가능하다.

또한 증발 추출 장치 내부를 외기와 밀폐하고 진공을 형성하므로 증발 추출 장치 내부에 잔존 산소가 극감하므로 추출되는 파이토케미칼의 산화 변성을 방지하는데 유용하다.

그리고 증발 추출 장치 내부에 잔존 산소가 존재하는 경우 식물의 휘발성 물질, 향기 성분 및 파이토케미칼 성분이 분해, 변질, 산화가 촉진되는 화학적 변화가 수반되는데 식물 또는 식물체의 유기물은 온도 산소 습도에 의해 파괴 또는 부패되거나 산소에 의해 산화 변질 분해되는데 상기 증발 추출 장치의 진공 형성된 내부를 불활성 가스로 치환 충진하는 것에 의하여 산소와의 접촉이 차단되어 부패 산화 변질 및 분해를 억제, 차단할 수 있다.

따라서 상기 산화 변성은 더욱 방지되므로 순도 높은 피 가공 식물의 파이토케미칼을 얻을 수 있다.

부수적으로는 응축수에 이산화탄소가 용해 함유되어 음용수 및 미용수로 사용하는 경우에는 흡수 촉진과 청량감을 부여하고 산도를 낮추어 저장성이 높아진다.

상기 증발 추출 장치의 증발 증발실 온도는 15℃~60℃ 이내로 제한하여 실온에서 시작하여 2~3시간 마다 2℃~5℃로 점차 상승시켜 가온하며 열풍으로 순환시킨다.

상기 증발 추출 온도가 15℃ 이하에서는 증발 효율이 낮아 증발 추출이 어렵고 증발 추출 온도가 60℃를 넘으면 피 가공 식물의 파이토케미칼 성분과 향기 성분이 열에 의해 파괴되거나 변질 또는 변성된다.

증발 추출의 종료는 피 가공 식물의 투입 중량 비 60~70% 추출액 중량이 되었을 때 종료한다.

피 가공 식물의 투입 중량비 70% 이상의 추출도 가능하지만 70%를 넘으면 식물 추출 수분량 증가로 파이토케미칼 성분 및 고유 향기 성분의 농도가 희석되어 묽어진다.

상기 응축 단계는 냉각 사이클을 갖는 냉각기의 기화기에 의하여 온도차로 응축을 이루며 응축기의 온도는 증발 추출 온도 15℃~60℃ 에 비하여 15±10℃로 유지하면 응축 회수율이 높아진다.

상기 증발 추출이 종료된 피 가공 식물은 응축 단계로의 전환을 차단하고 증발실 내부 온도를 약 5℃~10℃ 높게 가열하여 완전 건조된 피 가공 식물을 얻고 2차 가공을 통하여 건조과일, 쨈, 차 등의 식품으로 활용하고 분쇄하여 얻어지는 분말을 식품 첨가물 또는 약재에 혼합하여 이용할 수 있다.

[실험예]

상기와 같은 본 발명의 불활성 가스 치환 방법을 통하여 여러 피 가공 식물을 증발 추출한 결과 아래와 같은 결과를 얻었다.

피 가공식물 종류	투입량(kG)	증발온도(℃)/ 냉각온도(℃)	추출시간(h)	추출량(kg)/수율(%)	비고
장미	10	40/15	12	5.96/60	꽃잎
살구	15	45/15	20	9.75/65	과일
인삼열매	20	35/20	20	13.76/68.5	열매
도라지	15	40/20	18	9.84/67	뿌리

단순 진공 상태의 증발 추출과 불활성 가스 치환을 통한 증발 추출 과정은 크게 상이하지 않은 결과를 얻었으나 추출물의 변화와 변질은 불활성 가스 충진 상태에서의 추출이 보다 효과적이다.

한편, 피 가공 식물은 특별히 한정되지 아니하며 실험예에서 알 수 있듯이 당 성분이 다량 포함된 과일과 열매에서는 건조가 늦어지는 것에 의해 전체적으로 유사 수율을 획득하는데 상대적으로 많은 시간이 소요됨을 알 수 있다.

따라서 상기와 같은 본 발명에 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법에 의하여 피 가공 식물의 고유 추출물을 획득한다.

상기 추출물은 음용수, 미용수, 약용수 등 해당 식물의 알려진 효능에 따라 다양하게 사용될 수 있으며 이러한 추출물은 각종 식품에 첨가되어 또한 알려진 효능을 제공할 수 있다.

예를 들어 살균 효능이 우수한 식물은 피부 질환에 살균제로 약용제 사용이 가능하고, 풍미가 좋은 식물은 음용이나 미용수로 그 향기를 제공하게 될 것이며 본 발명자가 일일히 언급하기에는 매우 많은 식물과 그 식물의 효능이 존재하므로 추출 대상 식물과 그 추출물은 구체적으로 언급하지 아니하여도 공지된 효능에 의하여 추정이 가능하므로 생략한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면 기존의 열수추출 또는 증류추출에 비해 낮은 저온에서 증발추출을 이루어 파이토케미칼의 변성을 방지하는 효과와 함께 증발 추출에 의하여 식물의 휘발성 물질을 포함하는 식물 자체 함유 수분 및 향기 성분까지 추출이 가능하며, 증발 추출에 의하여 외부 액체를 용매로 혼합하지 아니하므로 별도의 정유 공정을 배제하여도 순도 높은 정유 추출이 가능하고, 식물 함유 수분을 저온 증발 추출 후 냉각 응축하므로 물의 클러스터가 작아서 체내 흡수 속도와 전달 속도가 빠른 추출물을 획득할 수 있다.

또한, 증발 추출 공정에서 증발실 내부를 불활성가스로 충진하여 식물 수분에 함유된 여러 미네랄과 전해질 성분까지 파괴, 감소되거나 성분 변화 없이 추출이 가능하고, 증발 추출 후 식물 잔여물을 회수하여 건조식품, 쨈, 차 및 약재료로 사용 가능하며 분말화하여 식품 첨가물로 이용하는 등의 재 사용이 가능한 등의 여러 우수한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 장치 구성을 도시한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예로서의 장치 구성을 도시한 개략적인 구성도.

상기 추출 방법을 실시하기 위하여 구체적으로 이루어지는 본 발명의 기술 사상을 이하 첨부 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명의 추출 방법은 외기 유입이 차단되고 진공도를 유지하는 상태에서 증발 추출을 이루는 하나의 방법과 외기 유입이 차단되고 진공도를 유지하면서 불활성 가스를 충진한 상태에서 증발 추출을 이루는 또 하나의 방법을 개시하고 있으며 상기 방법에 의하여 이루어지는 장치 구성을 살펴본다.

식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 장치는 도 1 도시와 같이 단열 함체(10)로 이루어지고 증발실(100)과 증발 수분을 포집 응결하는 냉각장치(200)와, 냉각된 응축수를 회수하는 냉장 저장실(300)을 상호 단열 격리하여 이루고, 상기 증발실(100)의 증발 수분을 포집하고 강제 이송하는 흡기라인(20)으로 상기 증발실(100)과 냉각장치(200)를 파이프 라인으로 연통하여 이루고, 상기 냉각장치(200)와 냉장 저장실(300) 용기 사이에 응축수 배출을 이루는 응축수 라인(30)으로 연결하여 이루되, 상기 증발실(100)은 다단의 선반을 갖는 밀폐 격실로 이루어지며 선반의 상부에 전기팬히터(110)를 형성하고, 전기팬히터의 열풍을 하향 유도하여 다단의 선반 하부로부터 확산하도록 이루는 열풍라인(112)을 형성하여 이루고, 상기 선반의 최 상단에 증발 수분을 포집하는 흄후드(114) 마련하여 이루고 상부측에 증발실 내기를 외부로 배출하는 배기변(610) 갖는 진공라인(600)을 형성하여 이루어진다.

상기 흡기라인(20)은 필터(21)와 흡기 라인을 개폐하는 흡기변(23)과 흡기 압력을 발생하는 흡기팬(25)를 포함하여 이루어지며 상기 흄 휴드에 포집된 수분을 파이프 라인으로 냉각장치(200)에 연결하도록 결합하여 이루어진다.

상기 냉각장치(200)는 응축기(210)와 증발기(220)를 포함하여 이루어진다.

상기 증발기 하부에는 냉각 응결 낙하하는 응축수를 수집하는 응축수 받이(230)를 형성하여 상기 응축수 라인(30)을 경유하여 냉장 저장실(300)의 용기에 수집되도록 이루어진다.

상기 냉각장치(200)의 증발기(220) 내부 공간의 미 응결 증발 수분을 상기 증발실(100) 하부로 재 유입하는 순환변(410)을 갖는 순환라인(400)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 제 작용을 이하 좀 더 구체적으로 살펴보면 본 발명의 기술 사상에 대한 이해가 용이할 것이다.

본 발명은 피 가공 식물을 수확 수집하여 흙이나 이물질을 세척하고 건조시켜 잘게 썰거나 파쇄하여 증발 상자(120)에 펼쳐 증발실(100)의 선반에 다단으로 적재 투입한다.

투입이 완료되면 도어(미도시)를 닫아 밀폐하고 진공펌프를 가동하여 진공라인(600)을 통해 증발실(100) 내부의 공기를 빼내고 진공 조성 후 배기변(610)을 폐쇄한 후 전기팬히터(110)을 가동하여 열풍을 발생하여 열풍라인(112) 타고 최하단 선반으로부터 열풍이 상승 확산된다.

열풍은 증발실(100) 내부 온도가 15℃~60℃ 범위 내에서 설정된 온도로 자동 제어되며 설정 온도를 유지하도록 이루며 상기 전기팬히터(110)의 열풍에 의해 증발실 내부의 증발상자(120)에 탑재한 피 가공 식물에 내재된 수분들은 점차 증발을 이루며 증발된 수분은 흄후드(114)에 포집된다.

포집된 증발 수분은 흡기라인(20)의 흡기팬(25)에 의해 냉각장치(200)로 이송되는데, 혹 미처리 되었거나 장치 내에서 발생될 수 있는 먼지 등과 같은 이물질을 제거하기 위한 제거용 필터(21)와, 흡기를 개폐하는 흡기변(23) 개방을 통해 이송된다.

이송된 증발 수분은 저온 가열된 수분으로 냉각장치(200)의 증발기(220)에 의해 직 간접적으로 접촉하면서 낮은 온도에 의해 응결이 이루어지고 응결된 수분은 응축수받이(230)에 낙하 수집되며 응축수 라인(30)을 통해 냉장 저장실(300)로 낙하 수집되어 추출된 파이토케미칼을 얻게 된다.

한편, 순환 라인(400)은 냉각장치(200)를 통해 응결되지 아니한 잔존 수분 및 공기를 증발실(100) 내부로 재 유입하여 추출 효율을 높이도록 작용한다.

증발 추출이 완료되면 흡기라인(20)의 흡기변(23)을 닫고 흡기팬(25) 구동을 멈춘 후 배기변(610)을 열어둔 상태에서 증발실 내부 온도를 설정치에 비해 약 5℃~10℃ 높게 가열하여 완전 건조된 피 가공 식물을 얻고 2차 가공을 통하여 건조과일, 쨈, 차 등의 식품으로 활용하고 분쇄하여 얻어지는 분말을 식품 첨가물 또는 약재에 혼합하여 이용할 수 있도록 작용한다.

본 발명의 다른 실시예로서의 구성을 도 2를 참조하여 살펴본다.

이는 전술한 도 1 발명의 구성을 모두 포함하여 이루어지며 상기 증발실(100)의 하부 일단에 가스 주입변(510)을 갖는 가스 주입라인(500)을 부가하여 불활성 가스를 유입하도록 이루어지는 것이 상이하다.

추가적으로 부가된 기술 구성에 의하여 본 발명의 다른 실시예에 의하면 증발실 내부에 피 건조 식물을 탑재하고 밀폐한 후 진공펌프를 구동하여 증발실(100) 내부의 공기(산소)를 빼내어 진공 상태를 조성하고 이후 가스주입라인(500)을 통해 불활성 가스(질소 및 또는 이산화탄소)를 증발실(100) 내부와 이 증발실과 연통된 단열함체(10) 내부에 충진되도록 작용한다.

불활성 가스는 증발 추출 과정에 있어서 산소 농도가 극히 희박한 상태를 조성하여 추출물의 산화 방지에 유용하게 작용하며 전술한 바에 의해 상세하게 언급한 바 있어 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

단지, 순환 라인(400)은 냉각장치(200)를 통해 응결되지 아니한 잔존 수분과 불활성 가스를 증발실(100) 내부로 재 유입하여 추출 효율을 높이도록 작용한다.

또한, 본 발명의 여러 라인에 구성한 밸브(흡기변, 순환변, 배기변, 가스주입변, 응축수 배출변)들은 증발추출 장치 구동 중 일정한 시기에 시차를 두고 개폐 조작을 이루어 증발실(100) 승온 초기에는 냉각장치(200)로의 흡기 이동을 차단하는 등 적절한 개폐를 이루며 장치 구동을 이룬다.

이러한 밸브의 개폐 시기는 본 발명의 주 요지와는 무관하며 설비 운전 방식에 해당하는 것이다.

물론 상기 밸브들은 수동 또는 자동 개폐하도록 별도의 제어장치에 의해 통제되도록 이루어질 수 있다.

미설명 부호로서 310은 자외선 살균등으로 추출물의 살균 작용을 행하도록 함에 있다.

10 : 단열함체 20 : 흡기라인
30 : 응축수라인 100 : 증발실
110 : 전기팬히터 112 : 열풍라인
114 : 흄후드 120 : 증발상자
200 : 냉각장치 210 : 응축기
220 : 증발기 230 : 응축수받이
300 : 냉장저장실 400 : 순환 라인
500 : 가스 주입라인 600 : 진공라인
610 : 배기변

Claims (8)

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2. 피 가공 식물로부터 수액을 추출하기 위하여 증발 추출을 위해 선정된 피 가공 식물의 오염물질과 세균을 제거하는 세척, 탈수단계와 추출이 용이한 크기로 세절 또는 파쇄 후 증발 상자에 얇게 펴는 준비단계와,
   준비된 피 가공 식물을 펴 놓은 증발 상자를 증발 추출 장치 선반에 넣어 다 단으로 적재하고 증발실을 외기와 폐쇄하는 밀폐단계와,
   상기 밀폐된 증발 추출장치 내부의 공기를 진공펌프로서 강제 배출시켜 장치 내부의 산소 농도를 저하시키는 진공 조성단계와,
   상기 진공 조성 단계로 진공 조성된 증발 장치 내부에 질소(N₂) 및 또는 이산화탄소(CO₂)로 이루어지는 불활성 가스를 외부로부터 내부로 충진하여 추출장치 내부 공기를 불활성 가스로 치환하는 불활성 가스 치환단계와,
   상기 불활성 가스로 치환된 증발 추출장치 내의 선반에 탑재된 피 가공 식물에 전기히터와 순환팬으로 이루어진 열풍을 확산 공급하는 증발 열풍 공급단계와,
   상기 증발 열풍에 의해 피 가공 식물의 수분이 증발하고 증발된 수분을 포집하여 냉각 응축하는 증발 수분 응축단계와,
   상기 응축된 수분을 응결수로 수집 회수하는 회수단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 증발 추출 과정에서 증발 추출장치 내부 압력은 대기압보다 0.1~0.2Atm 높게 유지하여 상기 불활성 가스를 추출 종료까지 지속적으로 보충 공급하는 가스 보충단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물로부터 수액 성분을 증발 추출하는 방법.
   
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