KR101799302B1 - Degassing apparatus by using an ultrasonic vibrator - Google Patents

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KR101799302B1
KR101799302B1 KR1020160095012A KR20160095012A KR101799302B1 KR 101799302 B1 KR101799302 B1 KR 101799302B1 KR 1020160095012 A KR1020160095012 A KR 1020160095012A KR 20160095012 A KR20160095012 A KR 20160095012A KR 101799302 B1 KR101799302 B1 KR 101799302B1
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South Korea
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ultrasonic
grooves
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ultrasonic vibrator
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KR1020160095012A
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Inventor
윤원병
함태훈
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영농조합법인 산골농장
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Abstract

The present invention relates to a bubble removing device using an ultrasonic vibrator, capable of increasing the velocity of concentrating a natural extract by removing bubbles, generated during the concentration of the natural extract, by using ultrasonic waves. The device includes: a chamber (100) having a concentration environment condition for a natural extract, and concentrating the natural extract; an ultrasonic vibrator (200) installed in a random position of the floor of the chamber (100), and generating ultrasonic waves in response to an ultrasonic wave generation control signal applied from the outside; and a controller (300) outputting the ultrasonic wave generation control signal to the ultrasonic vibrator (100) through physical power applied from the outside. As such, the present invention is capable of increasing the velocity of concentration by removing bubbles without a loss of pressure and a temperature from the chamber.

Description

초음파 진동기를 이용하여 기포제거장치{Degassing apparatus by using an ultrasonic vibrator}[0001] The present invention relates to a degassing apparatus using an ultrasonic vibrator,

본 발명은 초음파 진동기를 이용한 기포제거장치에 관한 것으로, 특히 초음파를 이용하여 천연 추출물 농축시 발생되는 기포를 제거하여 천연 추출물의 농축 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 초음파 진동기를 이용한 기포제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator, and more particularly, to a bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator capable of increasing the concentration rate of a natural extract by removing bubbles generated when a natural extract is concentrated using ultrasonic waves .

인류는 의학 및 생명공학의 발전으로 인해 생명연장의 시대에 진입하였으나 사회의 서구화 및 현대화가 진행되면서 운동 부족, 스트레스 증가, 과식, 동물성 식품의 섭취 증가 등으로 인해 심혈관 질환, 암, 고혈압, 당뇨, 비만 등의 성인병질환이 증가하고 있어 이의 예방이나 치료의 중요성이 갈수록 커가고 있다. 또한 생활수준의 향상과 더불어 건강과 장수에 대한 관심이 높아지면서 건강 기능성 식품의 개발 또는 기존 식품의 건강기능성 보강 쪽으로 초점을 맞춘 연구가 진행되고 있다.Human beings have entered the age of life extension due to the development of medicine and biotechnology. However, as westernization and modernization of society progresses, Obesity and other diseases are increasing, the importance of prevention and treatment is becoming more and more. In addition, with the improvement of living standards and the increased interest in health and longevity, studies focusing on the development of health functional foods or the health functional enhancement of existing foods are underway.

사회의 현대화와 더불어 성인병의 사전예방의 중요성이 갈수록 더하는데 이를 위한 일차적 방법으로는 음식물의 고른 섭취를 통한 균형 잡힌 영양공급이다. 각종 음식물에는 생활에 필요한 에너지 및 영양공급원 이외에도 질병을 막아주고 건강을 증진시키는 필수성분들이 들어있어 음식물의 고른 섭취만으로도 성인병 예방효과가 어느 정도 있는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러나 음식물을 통해 섭취되는 성인병 예방성분의 양은 충분하지 않아 장기간 적정량을 균형적으로 섭취하기 어렵다는 데 그 한계가 있다.With the modernization of society, the importance of prevention of adult diseases is getting more and more important. The primary way to do this is balanced nutrition through balanced consumption of food. In addition to the energy and nutrient sources needed for daily life, various foods contain essential ingredients that prevent disease and promote health. It is well known that even food intake is sufficient to prevent adult diseases. However, there is a limit to the amount of preventive ingredients for adult diseases that are ingested through food, which makes it difficult to obtain an adequate amount of food for a long period of time in a balanced manner.

성인의 건강유지를 위한 이차적 방법으로는 식물에 소량으로 존재하는 생리활성물질들 중 특정 성분을 추출하여 만든 각종 건강보조식품들이 있다. 그러나 기존의 성인건강관련 보조식품들의 경우 특정 생리활성물질만을 단일 성분으로 과다 함유하고 있어, 이미 노화가 진행되어 있는 성인이 장기간 복용 시 영양의 불균형 및 간 기능에 무리를 줄 수 있다는 단점을 가지고 있다. 또한 노화가 급속히 진행되고 있는 성인의 경우 성인병 중 어느 한 성인병의 발병은 바로 다른 성인병을 유발하므로 종합적인 신체기능의 유지 및 강화가 중요하다. Secondary methods for maintaining the health of adults include various health supplements made by extracting specific components of physiologically active substances present in small amounts in plants. However, existing adult health supplement foods contain only a certain amount of physiologically active substances in a single ingredient, and thus, an adult having already undergoing aging has disadvantages in that it may impair nutritional imbalance and liver function during long-term administration . In addition, in the case of an adult who is rapidly progressing aging, maintenance of an integrated body function is important because the onset of any adult disease immediately induces another adult disease.

따라서 건강의 유지 및 성인병의 예방을 위해서는 노화가 진행되고 있는 성인의 신체 내에서 항상성을 보완해주는 효과를 가지는 여러 활성성분을 동시에 복합적으로 공급해주어야 한다.Therefore, in order to maintain health and prevent adult diseases, it is necessary to simultaneously supply various active ingredients having an effect of supplementing homeostasis in the body of an aging adult.

이러한 활성성분을 가지는 기능성 식품들은 다양하며, 엑기스 등과 같이 천연물을 추출하여 농출시킨 후 다양한 방식으로 제품화하여 공급되고 있다. 이러한 천연 추출물은 감압방식으로 진행되는 농축과정을 통해 완성된다.Functional foods having such an active ingredient are various, and natural products such as extract are extracted and then introduced into a commercialized product in various ways. These natural extracts are completed through a concentration process that proceeds in a vacuum.

그런데 천연 추출물은 농축시 기포가 많이 발생하며, 이러한 기포는 농축 속도를 감속시키게 된다.However, the natural extract has a lot of bubbles during concentration, and these bubbles slow down the concentration rate.

이에 따라 종래에는 기포를 제거하기 위해 천연 추출물 농축시 공기를 주입하거나 물을 뿌리는 등 다양한 방법을 사용하나, 농축 시간을 지연시키는 결과를 초래하는 문제점이 있다.Accordingly, conventionally, various methods such as injecting air or spraying water to concentrate the natural extract to remove bubbles are used, but there is a problem that the concentration time is delayed.

대한민국 공개특허 제 10-2009-0109793 호Korea Patent Publication No. 10-2009-0109793

이와 같은 개발요구에 응하여 안출된 것으로, 본 발명은 초음파를 이용하여 천연 추출물 농축시 발생되는 기포를 제거하여 천연 추출물의 농축 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention provides a bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator capable of increasing the concentration rate of a natural extract by removing bubbles generated upon concentration of a natural extract using an ultrasonic wave, There is a purpose.

또한, 본 발명은 농축기 내부에 다공판을 설치하여 다공판을 통해 초음파가 농축 과정에 있는 천연추출물에 전달되고 농축 중 발생되는 기포 제거 효율을 상승시키는 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a bubble removing device using an ultrasonic vibrator in which a perforated plate is provided in a concentrator, ultrasound waves are delivered to a natural extract in a concentration process through a perforated plate, and the bubble removal efficiency generated during concentration is increased. There is a purpose.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치는, 천연 추출물의 농축과정 환경조건을 가지고 있으며, 천연 추출물을 농축시키는 챔버(100); 챔버(100)의 바닥면 임의의 위치에 설치되어, 외부로부터 가해지는 초음파 발생제어신호에 응하여 초음파를 발생시키는 초음파 진동기(200); 및 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 초음파 진동기(100)로 초음파 발생제어신호를 출력하는 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.A bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention includes a chamber 100 having an environmental condition for concentration of a natural extract and concentrating a natural extract; An ultrasonic vibrator 200 installed at an arbitrary position on the bottom surface of the chamber 100 and generating ultrasonic waves in response to an ultrasonic generation control signal applied from the outside; And a controller 300 for outputting an ultrasonic wave generation control signal to the ultrasonic vibrator 100 by a physical force externally applied.

본 발명과 관련된 실시예로서, 복수개의 다공판(400); 및 복수개의 홈(510)이 일정 간격으로 이격된 상태로 형성되어 있는 복수의 지지대(500)들을 더 포함하며 상기 지지대(500)들의 홈(510)에 상기 다공판(400)이 끼워져 결합될 수 있다.As an embodiment related to the present invention, a plurality of perforated plates 400; And a plurality of grooves (500) formed in a state where the plurality of grooves (510) are spaced apart from each other by a predetermined distance. The perforated plate (400) can be inserted into the grooves (510) have.

본 발명과 관련된 실시예로서, 다공판(400)에 형성된 복수개의 홈(410)은 다각형상을 이룰 수 있다.As an embodiment related to the present invention, the plurality of grooves 410 formed in the perforated plate 400 may have a polygonal shape.

본 발명과 관련된 실시예로서, 다공판(400)들이 결합된 지지대(500)의 상단부 및 하단부 각각에 끼워져 지지대(500)들을 고정시키는 고정부재(520)를 더 포함할 수 있다.As an embodiment related to the present invention, the perforated plates 400 may further include a fixing member 520 for fixing the supporters 500 inserted into upper and lower ends of the supporter 500 to which the perforated plates 400 are coupled.

본 발명과 관련된 실시예로서, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 다공판(400)이 상기 홈(510)에 끼워질 때 다공판(400)의 상하부면이 상기 홈(510) 내측면에 밀착되면서 삽입될 수 있다.When the perforated plate 400 is fitted into the groove 510 by a physical force applied from the outside, the upper and lower surfaces of the perforated plate 400 are positioned on the inner side surface of the groove 510 It can be inserted while being closely attached.

본 발명은 초음파를 이용하여 천연 추출물 농축시 발생되는 기포를 제거하여 천연 추출물의 농축 속도를 증가시킬 수 있도록 함으로써, 천연 추출물을 담고 있는 챔버의 온도와 압력의 손실없이 기포를 제거하여 농축 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention can increase the concentration of the natural extract by removing the bubbles generated when the natural extract is concentrated by using the ultrasonic wave to remove the bubbles without loss of the temperature and pressure of the chamber containing the natural extract, It is possible to make it possible to make it possible.

또한, 본 발명은 농축기 내부에 다공판을 설치하여 챔버 바닥면에 설치된 초음파 진동기에 의해 발생된 초음파가 다공판을 통해 기포가 존재하는 위치까지 도달하여 기포를 제거해줌으로써, 기포 제거 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention can maximize bubble removal efficiency by providing a perforated plate inside the concentrator and removing the bubbles by reaching the position where the bubbles are present through the perforated plate by the ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator installed on the bottom surface of the chamber .

도 1은 본 발명에 따른 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 적용된 다공판을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 초음파 진동기 이용한 기포제거장치의 성능을 실험하기 위해 실제 공정을 모사한 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다공판 설치 유무에 따른 기포 제거량을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 시간에 따른 기포의 높이를 도시한 그래프이다.
도 7은 기저 높이의 초기치와의 비교 데이터를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 기포의 영상분석사진이다.
도 9는영상분석을 통한 기포의 정량화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 비율로 계산된 기포의 양을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 모의 실험 농축속도 비교그래프이다.
1 is a view for explaining a configuration of a bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a perforated plate applied to FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a view for explaining another embodiment of Fig. 1. Fig.
4 (a) and 4 (b) are views for explaining a device simulating an actual process for testing the performance of the bubble removing device using the ultrasonic vibrator according to the present invention.
5 is a graph for explaining bubble removal amount according to presence / absence of a perforated plate.
6 is a graph showing the height of bubbles with time.
7 is a graph for explaining comparison data with the initial value of the base height.
8 is an image analysis photograph of bubbles.
9 is a graph for explaining quantification of bubbles through image analysis.
10 is a graph for explaining the amount of bubbles calculated as a ratio.
11 is a graph showing a simulation concentration speed comparison graph.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprising" or "comprising" and the like should not be construed as encompassing various elements or various steps of the invention, Or may further include additional components or steps.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

(( 실시예Example 1) One)

도 1은 본 발명에 따른 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1에 적용된 다공판을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a configuration of a bubble removing apparatus using an ultrasonic vibrator according to the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a perforated plate applied to FIG. 1. FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치는 천연 추출물의 농축과정 환경조건을 가지고 있으며, 천연 추출물을 농축시키는 챔버(100)와, 챔버(100)의 바닥면 임의의 위치에 설치되어, 외부로부터 가해지는 초음파 발생제어신호에 응하여 초음파를 발생시키는 초음파 진동기(200)와, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 초음파 진동기(100)로 초음파 발생제어신호를 출력하는 컨트롤러(300)와, 복수개의 다공판(400)과, 복수개의 홈(510)이 일정 간격으로 이격된 상태로 형성되어 있는 복수의 지지대(500)들로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the apparatus for removing bubbles using an ultrasonic vibrator according to the present invention includes a chamber 100 for concentrating a natural extract, an environmental condition for concentration of a natural extract, An ultrasonic vibrator 200 for generating an ultrasonic wave in response to an ultrasonic generation control signal applied from the outside and a controller for outputting an ultrasonic wave generation control signal to the ultrasonic vibrator 100 by a physical force externally applied, A plurality of perforated plates 400 and a plurality of supports 500 formed in a state where the plurality of grooves 510 are spaced apart from each other by a predetermined distance.

지지대(500)들의 홈(510)에 다공판(400)이 끼워져 결합되고, 다공판(400)에 형성된 복수개의 홈(410)은 다각형상을 이룬다. 이때 지지대(500)는 적어도 4개 이상인 것이 바람직하다.A plurality of grooves 410 formed in the perforated plate 400 are formed in a polygonal shape. At this time, it is preferable that at least four supports 500 are provided.

다공판(400)들이 결합된 지지대(500)의 상단부 및 하단부 각각에 끼워져 지지대(500)들을 고정시키는 고정부재(520)를 더 포함한다.And a fixing member 520 fixed to the upper and lower ends of the supporter 500 to which the perforated plates 400 are coupled to fix the supporters 500.

외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 다공판(400)이 상기 홈(510)에 끼워질 때 다공판(400)의 상하부면이 상기 홈(510) 내측면에 밀착되면서 삽입된다.The upper and lower surfaces of the perforated plate 400 are inserted into the grooves 510 while being closely attached to the grooves 510 when the perforated plate 400 is inserted into the grooves 510 by a physical force externally applied thereto.

상기와 같이 구성된 초음파 진동기를 이용한 기포 제거장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.The operation and effect of the bubble removing device using the ultrasonic vibrator constructed as above will be described as follows.

먼저, 지지대(500)들의 홈(510)에 다공판(400)이 끼워져서 조립된 후 고정부재(520)가 지지대(500)의 상단 및 하단에 각각 결합되어, 지지대(500)가 결합된 다공판(400)으로부터 이탈되지 않도록 한다.First, after the perforated plate 400 is inserted into the groove 510 of the support members 500, the fixing member 520 is coupled to the upper and lower ends of the support member 500, So that it is not separated from the stencil plate 400.

이렇게 다공판(400) 조립이 완료되면, 조립된 다공판(400)은 천연 추출물이 담겨진 챔버(100) 중앙에 위치시킨 후 덮개(도면으로 미도시)로 덮은 후 천연 추출물이 농축되도록 한다. 이때 초음파 진동기(200)를 작동시키면, 초음파 진동기(200)에 의해 초음파가 발생되고, 초음파는 다공판(400)을 통해 챔버(100) 내부의 각 위치에 전달되며, 기포가 파괴된다.After the perforated plate 400 is assembled, the assembled perforated plate 400 is placed in the center of the chamber 100 containing the natural extract, and is then covered with a lid (not shown) to concentrate the natural extract. At this time, when the ultrasonic vibrator 200 is operated, ultrasonic waves are generated by the ultrasonic vibrator 200, and the ultrasonic waves are transmitted to the respective positions in the chamber 100 through the perforated plate 400, and the bubbles are destroyed.

(( 실시예Example 2) 2)

도 3은 도 1의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 3 is a view for explaining another embodiment of Fig. 1. Fig.

도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 2는 실시예 2와는 달리 챔버(100) 상부에 CCD 카메라와 같은 촬영수단(600)이 구비되고, 촬영수단(600)은 챔버(100) 내부의 천연 추출물이 농축과정이 진행되는 동안 챔부(100) 내부를 촬영하여 기포상태를 인지할 수 있는 이미지를 컨트롤러(300)로 출력한다.3, the second embodiment differs from the second embodiment in that a photographing means 600 such as a CCD camera is provided above the chamber 100, and the photographing means 600 photographs the natural extract During the concentration process, the inside of the chamber 100 is photographed and an image capable of recognizing the bubble state is output to the controller 300.

그러면 컨트롤러(300)는 입력받아 기포상태 이미지를 분석하여, 기포의 현재 상태를 정확하게 인지하고, 필요시 초음파 진동기(300)의 작동상태를 제어하여 기포가 신속하게 제거되도록 한다.Then, the controller 300 analyzes the bubble state image, accurately recognizes the current state of the bubble, and controls the operation state of the ultrasonic vibrator 300, if necessary, so that the bubble can be quickly removed.

이때, 컨트롤러(300)에는 입력장치(700)가 유선 또는 무선형태로 구비되어 있으며, 입력장치(700)는 터치패드로 이루어질 수 있으며, 작업자로 하여금 입력장치(700)를 이용하여 기포제거장치의 작동조건을 설정 또는 재설정할 수 있도록 한다.At this time, the controller 300 is provided with an input device 700 in a wired or wireless form, and the input device 700 can be formed of a touch pad. The input device 700 can be operated by an operator, Allows you to set or reset operating conditions.

(( 실험예Experimental Example ))

1. 실험재료1. Experimental material

실제 생산 공정에서 사용되는 기준에 따라 수분함량 8.9%의 건조 도라지를 사용하여 추출하였고, 추출물의 브릭스(Brix)는 13%를 사용하였다.According to the standard used in the actual production process, the extract was extracted with 8.9% moisture dry bellflower and 13% of Brix extract was used.

2. 실험방법 및 결과2. Experimental methods and results

[실험장비 및 실험조건][Experimental equipment and experimental conditions]

본 발명에 따른 초음파를 이용하여 기포제거장치의 성능을 시험하기 위해 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 추출물을 농축시키는 농축기(챔버)에 실제 공정에서의 조건을 모사하기 위해 압력과 온도를 조절하였다.In order to test the performance of the bubbling apparatus using ultrasonic waves according to the present invention, as shown in Figs. 4 (a) and 4 (b), in order to simulate conditions in an actual process in a concentrator Pressure and temperature were controlled.

압력을 조절할 수 있도록 기기 상단에 관을 연결하여 펌프와 밸브를 이용하여 조절하였고 일정한 수준을 유지하였다. 그리고 온도는 장치 내부 온도센서를 설치하였고 PID 온도조절 장치를 이용하여 장치의 하부에 위치한 히터를 온도에 따라 on/off하여 일정한 수준으로 유지하였다. 추출물의 농축은 회분식으로 진행되었다.In order to control the pressure, a pipe was connected to the top of the device and the pump and valve were used to adjust the pressure. The temperature was maintained at a constant level by turning on / off the heater located at the lower part of the device using a PID thermostat. Concentration of the extracts proceeded batchwise.

또한 초음파의 전달과 기포의 파괴를 위하여 다공판을 농축기 내부에 설치하였다. 이렇게 농축기 내에 설치된 다공판을 통하여 초음파가 농축기(챔버) 내부의 각 위치에 전달이 될 수 있으며 다공판의 구멍을 통과하며 기포가 파괴될 수 있다.In addition, a perforated plate was installed inside the concentrator for ultrasonic wave transmission and bubble destruction. Through the perforated plate installed in the concentrator, the ultrasonic waves can be transmitted to each position in the concentrator (chamber), and the bubbles can be destroyed through the holes of the perforated plate.

초음파는 바닥면에 위치한 3개의 진동자를 통하여 28kHz의 주파수를 갖는 초음파를 방사하도록하였다. 초음파의 처리는 장비의 하단에서 가해지며 높은 세기(200W)의 초음파를 가한 뒤 낮은 세기(10W)의 초음파를 가하는 방식으로 진행되었다. 높은 세기(200W)의 초음파 5초 처리 이후 낮은 세기의 초음파(10W)를 10초 가하였다. 각 20초마다 기포의 양을 확인하여 초음파 처리가 기포제거 효과에 미치는 영향을 확인하였다.Ultrasonic waves were radiated by ultrasonic waves having a frequency of 28 kHz through three vibrators located on the bottom surface. Ultrasonic processing was applied at the lower part of the equipment, and the ultrasonic wave of high intensity (200W) was applied and then ultrasonic wave of low intensity (10W) was applied. After a high intensity (200W) ultrasonic 5 second treatment, a low intensity ultrasonic (10W) was added for 10 seconds. The amount of bubbles was checked every 20 seconds and the effect of ultrasonic treatment on bubble removal effect was confirmed.

다공판의 효과를 확인하기 위하여 다공판 설치 시 발생되는 기포 제거능을 측정하였다(도 5 참조). 다공판 설치 이후와 설치 이전 거품의 높이로서 실험이 진행되었다. 온도 80℃, 0.55기압에서 기포가 최대로 발생되는 지점에서 초음파를 가하였고 초음파 2분처리 이후 발생한 기포 제거량을 통하여 다공판의 효과를 확인하였다. 즉, 도 5를 알 수 있는 바와 같이 In order to confirm the effect of the perforated plate, the bubble removing ability generated in the perforated plate was measured (see FIG. 5). Experiments were conducted after the installation of the perforated plate and before the installation. Ultrasonic waves were applied at the point of maximum bubble generation at a temperature of 80 ℃ and 0.55 atm, and the effect of the perforated plate was confirmed through the amount of bubble removal after 2 minutes of ultrasonic treatment. That is, as can be seen from Fig. 5

다공판의 설치가 제거량에 영향을 미치는 것으로 보인다. 초음파가 철제 다공판을 통하여 전달되어 기포가 존재하는 위치까지 도달하여 기포를 제거하는 것으로 보인다(도 6 참조).The installation of the perforated plate seems to affect the removal rate. The ultrasonic waves are transmitted through the iron perforated plate to reach the position where the bubbles exist and remove the bubbles (see FIG. 6).

[기포 제거능 확인][Confirm bubble removing ability]

온도 80℃에서 진행되었고 압력은 0.55기압을 유지하였다.The temperature was maintained at 80 ° C and the pressure was maintained at 0.55 atm.

<기포의 높이> <Height of bubble>

추출물의 표면에서 기포의 최고 높이에 이르는 길이를 각 시간마다 측정하여 정량화 하였다. The length from the surface of the extract to the maximum height of the bubbles was measured and quantified at each hour.

초음파 무처리군은 시간에 따라 기포의 높이가 증가하였다. 시간에 따른 기포의 높이는 초음파 처리를 한 그래프에서 최대 18cm까지 감소되었다(도 7 참조).The height of the bubbles increased with time in the ultrasound - free group. The height of the bubbles with time was reduced to a maximum of 18 cm in the ultrasonicated graph (see FIG. 7).

초음파 무처리군에서 증가량이 양수값으로 나타나 시간에 따른 기포 높이의 증가를 확인하였다.In the ultrasonic non - treated group, the increase amount was positive value, and the increase of the bubble height with time was confirmed.

도 7에서 증가량은 초기값과 비교한 차이를 계산한 인자이며 또한 시간에 따라 초음파 처리에서 확연히 기포의 높이가 감소하는 것을 확인할 수 있다.In Fig. 7, the increase amount is a factor for calculating the difference compared with the initial value, and it can be confirmed that the height of the bubble decreases significantly in the ultrasonic processing according to the time.

기포의 경우 정량화하기 어려우므로, 도 8에 도시된 바와 같이 영상분석을 이용하여 정량화하였다.Since bubbles are difficult to quantify, they were quantified using image analysis as shown in FIG.

도 8에 도시된 바와 같이, 이진영상으로 변환한 그림에서 흰색으로 처리된 부분이 기포로 판단되며 영상분석을 통하여 정량 할 수 있다. 시간마다 영상을 취득한 후 이진영상의 흰색부분의 넓이를 계산하여 기포를 정량화 하였다.As shown in FIG. 8, in the image converted into the binary image, the portion processed in white is determined as bubbles and quantified through image analysis. After acquiring the image every hour, the bubble was quantified by calculating the area of the white part of the image.

그러면 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 영상분석을 참조해볼 때 초음파 처리를 진행한 실험에서 기포가 감소하였음을 인식할 수 있으며, 초음파 무처리군의 경우에는 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 그리고 초기치와의 비율로 계산된 도 10에 도시된 바와 같이 최대 30%정도의 감소효과를 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that bubbles are decreased in the experiment in which the ultrasonic treatment is performed, and it can be confirmed that there is no change in the ultrasonic treatment group. As shown in FIG. 10, which is calculated in proportion to the initial value, it is confirmed that the maximum reduction effect is about 30%.

[모의 생산 실험][Simulation Production Experiment]

실제 공정에서의 생산성 개선 효과를 검증하기 위하여 Lab scale에서 농축실험을 진행하였다.Concentration experiments were carried out on Lab scale to verify productivity improvement in actual process.

초음파 처리군과 무처리군의 실제 생산속도 실험을 통하여 기포제거를 통한 생산속도 개선을 확인하였다.Through the experiment of actual production rate of ultrasonic treatment group and no treatment group, improvement of production rate by bubble removal was confirmed.

8L의 추출액(Brix13%)을 사용하였으며, 60Brix까지의 농축에 소요되는 시간으로 평가하였다.8L extract (Brix 13%) was used, and the time required for concentration to 60 Brix was evaluated.

온도는 80℃를사용하였고 압력은 기포가 압력 조절관을 통하여 유출되지 않고 유지할 수 있는 최저압력을 사용하였다.The temperature was 80 ° C and the pressure used was the lowest pressure that the bubbles could maintain without flowing out through the pressure control tube.

무처리군은 60Brix를 달성하기 위하여 360시간이 소요되었으나 초음파 처리군은 310시간으로 공정시간을 약 50시간 단축하였다. In the untreated group, it took 360 hours to achieve 60Brix, but 310 hours in the ultrasound group, which reduced the process time by about 50 hours.

무처리군의 압력조건은 0.45~0.46기압으로 초음파 처리군의 압력인 0.42~0.43기압보다 높아 농축속도가 느린 것으로 판단된다. 초음파 처리군의 기포제거능으로 인하여 유지가능한 압력의 한계가 낮아지고 그에 따라 농축속도의 증가를 유발한 것으로 보인다.The pressure of the untreated group was 0.45 ~ 0.46 atmospheres, which is higher than the pressure of 0.42 ~ 0.43 atmospheres. It seems that the limit of the sustainable pressure is lowered due to the bubble removing ability of the ultrasonic treatment group and thus the concentration speed is increased.

[결론][conclusion]

초음파 처리를 통해 기포가 파괴되는 것을 검증하였고, 감압농축 조건에서 일정 압력, 온도에서 초음파의 유무에 따라 기포 양의 큰 차이를 보였다.It was verified that the bubbles were destroyed by ultrasonic treatment, and the amount of bubbles showed a large difference depending on the presence or absence of ultrasonic waves at a certain pressure and temperature under reduced pressure concentration condition.

초음파를 처리하지 않은 실험은 기포의 높이는 상승하고 기포의 양은 유지되었다. 하지만, 초음파를 처리한 실험에서 기포의 높이와 기포의 양 모두 감소하는 결과를 확인하였다.In the experiment without ultrasonic treatment, the height of air bubbles rose and the amount of air bubbles was maintained. However, it was confirmed that the bubble height and bubble amount decreased in the ultrasonic treatment.

초음파를 처리하는 것이 기포를 파괴시킬 수 있다. 감압농축 공정에서 초음파 처리를 하여 기포를 파괴하여 공정의 속도를 확연히 상승시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.Treatment of ultrasonic waves can destroy bubbles. It was confirmed that the ultrasonic treatment in the vacuum concentration process can break the bubbles and significantly increase the speed of the process.

모의공정실험 결과 초음파 처리를 통하여 약 14%의 생산속도 증가를 확인하였다.As a result of the simulated process experiment, the production rate of about 14% was confirmed by ultrasonic treatment.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 챔버(농축기) 200 : 초음파 진동기
300 : 컨트롤러
400 : 다공판 410 : 홀
500 : 지지대 510 : 홈
520 : 고정부재 600 : 촬영수단
100: chamber (thickener) 200: ultrasonic vibrator
300: controller
400: Perforated plate 410: Hole
500: support base 510: groove
520: fixing member 600: photographing means

Claims (5)

천연 추출물의 농축과정 환경조건을 가지고 있으며, 천연 추출물을 농축시키는 챔버(100);
상기 챔버(100)의 바닥면 임의의 위치에 설치되어, 외부로부터 가해지는 초음파 발생제어신호에 응하여 초음파를 발생시키는 초음파 진동기(200);
외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 초음파 진동기(200)로 초음파 발생제어신호를 출력하는 컨트롤러(300);
복수개의 홈(510)이 일정 간격으로 이격 형성되고, 상기 챔버(100) 내에 복수개가 설치되는 지지대(500);
상기 지지대에 일정 간격으로 이격 형성된 홈(510)에 끼워져 결합되는 복수개의 다공판(400);
상기 다공판(400)들이 결합된 지지대(500)의 상단부 및 하단부 각각에 끼워져 지지대(500)들을 고정시키는 고정부재(520);
를 포함하며,
상기 지지대(500)들의 홈(510)에 다공판(400)이 끼워져서 조립된 후 고정부재(520)가 지지대(500)의 상단 및 하단에 각각 결합되어, 지지대(500)가 결합된 다공판(400)으로부터 이탈되지 않도록 하고,
조립된 다공판(400)을 천연 추출물이 담겨진 챔버(100) 중앙에 위치시킨 후 농축하면서 상기 초음파 진동기(200)를 작동시키면, 초음파 진동기(200)에 의해 발생된 초음파는 다공판(400)을 통해 챔버(100) 내부의 각 위치에 전달되며, 기포가 파괴되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동기를 이용한 기포제거장치.
A chamber 100 having an environmental condition for concentrating the natural extract and concentrating the natural extract;
An ultrasonic vibrator 200 installed at an arbitrary position on the bottom surface of the chamber 100 and generating ultrasonic waves in response to an ultrasonic generation control signal applied from the outside;
A controller (300) for outputting an ultrasonic wave generation control signal to the ultrasonic vibrator (200) by a physical force externally applied;
A support table 500 in which a plurality of grooves 510 are spaced apart at regular intervals and a plurality of grooves 510 are installed in the chamber 100;
A plurality of perforated plates 400 that are inserted into the grooves 510 spaced apart from each other by a predetermined distance;
A fixing member 520 fixed to the upper and lower ends of the supporter 500 coupled with the perforated plates 400 to fix the supporters 500;
/ RTI &gt;
After the perforated plate 400 is assembled with the grooves 510 of the supports 500, the fixing members 520 are coupled to the upper and lower ends of the supporter 500, (Not shown)
When the assembled perforated plate 400 is positioned at the center of the chamber 100 containing the natural extract and then concentrated while the ultrasonic vibrator 200 is operated, the ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator 200 are transmitted to the perforated plate 400 Wherein the air bubbles are transmitted to respective positions inside the chamber (100) through the air bubbles, and the air bubbles are destroyed.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 다공판(400)에 형성된 복수개의 홈(410)은 다각형상을 이루는 것을 특징으로 하는 초음파 진동기를 이용한 기포제거장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of grooves (410) formed in the perforated plate (400) are polygonal in shape.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 다공판(400)이 상기 홈(510)에 끼워질 때 다공판(400)의 상하부면이 상기 홈(510) 내측면에 밀착되면서 삽입되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동기를 이용한 기포제거장치.
The method according to claim 1,
The upper and lower surfaces of the perforated plate 400 are inserted into the grooves 510 while being closely attached to the grooves 510 when the perforated plate 400 is inserted into the grooves 510 by a physical force externally applied thereto Bubble removal device using ultrasonic vibrator.
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