KR101812164B1

KR101812164B1 - 공기 배리어 형성 구조가 구비된 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기

Info

Publication number: KR101812164B1
Application number: KR1020170084709A
Authority: KR
Inventors: 정철종; 김남오; 조윤영; 이선; 박창우; 서정균; 윤칠석
Original assignee: (주)옥천당
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-01-30

Abstract

과립기 내부에 형성된 유동실, 유동실 하부에서 시드원료(seed material)를 과립으로 성장시키기 위한 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부, 유동실 하부에서 상부를 향하는 제1 압축공기를 공급하는 제1 압축공기 분사부, 및 유동실 상부에 제공되는 배출부를 포함하는 유동층 과립기의 가동방법은, 배출부 아래에 설치되며 제1 압축공기에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기를 공급하는 제2 압축공기 분사부를 이용하여 공기 배리어를 형성하는 단계, 및 제1 압축공기에 의해서 시드원료 또는 과립이 상하로 순환하는 동안, 공기 배리어를 이용하여 제1 압축공기 분사부로부터 제2 압축공기 분사부까지의 유속 구배를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 유속 구배를 조절하여 유동실 내부의 체공시간 및 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 조절할 수 있다.

Description

공기 배리어 형성 구조가 구비된 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기{OPERATING METHOD OF FLUIDIZED BED GRANULATOR AND FLUIDIZED BED GRANULATOR HAVING AIR BARRIER SYSTEM}

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 유동화되면서 유동층 내에서 건조되며, 설계된 사양의 입자 직경 및 조성비에 따라 다양한 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 내의 과립이 설계된 직경에 도달할 때까지 이를 유동상태로 유지하거나 건조 목적으로 유동실로 강한 공기가 유입되는데, 유동실 내부로 지속적인 공기 유입을 가능하게 하기 위하여 유동실 상부에는 유동실 내부 공기를 외부로 배출하는 백 필터부가 배치될 수 있다.

다만, 백 필터부에 유동실 내부의 미세한 분말이나, 액상재료가 흡착되어 공기 순환이 원활하지 못하게 되면, 유동실 내부로 유입되는 공기압이 떨어지고, 이에 설계된 크기에 도달하지 못한 과립이 유동실 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 야기할 수 있다. 백 필터부는 천을 이용한 필터나 별도의 카트리지 필터를 이용하여 사용하고 있고 있기 때문에, 위와 같은 현상이 자주 일어날 수 있다.

특히, 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방과립을 생산하는 경우, 원료 자체의 점도가 높아 과립 생산 중에 유동 시간이 대략 10시간 이상으로, 5시간 미만의 일반적인 양약보다 훨씬 길며, 이에 과립기 가동 중에 백 필터를 교환해야 하는 경우가 종종 발생하고 있다.

무엇보다도, 백 필터부는 지상으로부터 약 4 ~ 7m 상에 위치하기 때문에, 백 필터를 교환할 때도 매우 번거롭고 필터의 세척 및 필터의 탈부착에 걸리는 시간도 상당하다. 또한, 교환 작업을 하다가 작업자가 추락할 수도 있기 때문에 위험하다. 결국, 별도의 승강장치를 이용하거나 사다리 등을 타고 작업자가 직접 올라가야 하기 때문에 잦은 교환은 유동층 과립기의 효율을 떨어뜨리는 주요 원인이 될 수 있다.

또한, 과립기 가동 중에 필터 교환은 가동 자체를 멈춰 생산 시간의 지연으로 인한 생산성 저하나 설계된 직경 수준 이하의 과립들이 유동실 하부에서 덜 건조된 상태로 뭉쳐버리는 등의 품질 저하 등을 발생시킬 수 있다.

본 발명은 유동층 내에서 과립의 체류 시간을 안정적이면서 오래도록 유지하여 과립의 생산효율을 높일 수 있으며, 공기와 함께 외부로 유출되는 분말의 양을 감소시켜 필터의 교환주기를 늘이거나 필터를 소형으로 대체시킬 수 있는 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기를 제공한다.

본 발명은 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방과립을 생산하는 경우와 같이 가동 시간이 비교적 길어 백 필터의 교환이 자주 일어나는 한방과립 생산에서도 백 필터 교환시기를 연장하거나 필터의 위치를 과립기 상부에서 지상으로 이동시킬 수 있는 유동층 과립기의 가동방법 및 유동층 과립기를 제공한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 과립기 내부에 형성된 유동실, 유동실 하부에서 시드원료(seed material)를 과립으로 성장시키기 위한 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부, 유동실 하부에서 상부를 향하는 제1 압축공기를 공급하는 제1 압축공기 분사부, 및 유동실 상부에 제공되는 배출부를 포함하는 유동층 과립기의 가동방법은, 배출부 아래에 설치되며 제1 압축공기에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기를 공급하는 제2 압축공기 분사부를 이용하여 공기 배리어를 형성하는 단계, 및 제1 압축공기에 의해서 시드원료 또는 과립이 상하로 순환하는 동안, 공기 배리어를 이용하여 제1 압축공기 분사부로부터 제2 압축공기 분사부까지의 유속 구배를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 유속 구배를 조절하여 유동실 내부의 체공시간 및 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 조절할 수 있다.

제2 압축공기 분사부가 없는 경우에도, 유동실 하부에서 분사되는 제1 압축공기는 아래에서부터 초기 분사속도의 약 100%, 약 75%, 약 50%의 유속 구배를 가진다면, 제2 압축공기 분사부를 이용하는 경우 유동실의 하부에서 분사되는 제1 압축공기의 분사속도는 동일 조건을 기준으로 초기 분사속도의 약 100%, 약 50%, 약 10%의 유속 구배를 가지도록 조절할 수가 있다.

이 경우, 시드원료 또는 시드원료로부터 성장된 과립의 체공시간을 길게 유지할 수 있으며, 제2 압축공기가 공기 배리어(air barrier)를 형성하기 때문에 공기 배리어를 통과하는 분말의 양, 즉 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 현저하게 줄일 수 있다. 의미 없이 유출되는 분말은 과립 성장에 사용되지도 않고 백 필터에 의해 걸러지기 때문에 밸 필터의 교환주기를 단축시키는 역할만 할 수 있다.

하지만, 본 실시예에 따르면, 동일 조건에서 기존 대비 과립의 성장 속도를 증가시킬 수가 있는 것은 물론, 필터의 교체시기를 연장할 수 있고, 필터에 대한 부담을 경감할 수 있기 때문에 필터의 위치를 배출구보다 낮게, 바람직하게는 지상에 설치하도록 하는 것도 가능하다.

필터가 지상에 설치될 수 있다는 것은, 필터 교환을 위해 승강장치를 이용할 필요가 없다는 것을 의미하며, 필터 교환을 위해 거대한 과립기 상부로 올라갈 필요도 없고, 필터 교환을 위해 중단되는 작업 시간을 줄일 수 있어 생산 효율을 증가시킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다.

제2 압축공기 분사부는 유동실 내부로 연장된 공급 파이프 및 공급 파이프에 장착되어 하방 또는 측방을 향해 제2 압축공기를 분사하는 적어도 하나의 스프레이 볼을 포함할 수 있다. 스프레이 볼에서 분사되는 제2 압축공기를 이용하여 유동실의 상부를 평면적으로 차단하는 공기 배리어를 형성할 수 있다.

스프레이 볼은 하방을 향해 입체적으로 돌출된 돌기 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 하방을 향해 돌출된 돌기 형상으로서 구형, 반구형, 기둥형, 원뿔형 또는 각뿔형 등으로 형성될 수 있으며, 각각의 스프레이 볼은 측방을 향해 공기를 분사하는 복수의 슬롯형 노즐공 및 하방이나 경사진 방향으로 공기를 분사하는 복수의 포인트형 노즐공을 포함할 수 있다.

제2 압축공기 분사부의 다른 형태로서 유동실 상부의 내벽을 따라 형성되는 복수의 내벽 노즐공을 포함할 수 있다. 내벽 노즐공을 통해서 분사되는 제2 압축공기는 유동실의 중앙 또는 씨줄과 날줄과 같이 서로 겹쳐지는 방향으로 분사될 수 있으며, 동일층 또는 2~3개 층을 형성하며 분사될 수도 있다. 내벽 노즐공으로부터 분사되는 제2 압축공기는 측방 또는 경사진 방향으로 분사될 수 있다.

위에서 설명된 제2 압축공기 분사부로서 스프레이 볼 또는 내벽 분사공 중 어느 하나를 이용할 수도 있지만, 둘 다를 이용할 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 배출구 이후로 제공되는 필터부를 더 포함할 수 있다. 종래에는 배출구 이전에 백 필터를 이용하여 필터링을 하는 것과 대비하여, 본 발명의 일 실시예에서는 배출구 이후로 필터를 장착할 수 있고, 필터부는 배출구보다 낮은 높이 또는 지상 높이에서 설치되어 배출구를 통과하는 공기에 혼합된 분말을 필터링할 수 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 유동층 과립기는 과립기 내부에 형성된 유동실, 유동실 하부에서 시드원료를 과립으로 성장시키기 위한 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부, 유동실 하부에서 상부를 향하는 제1 압축공기를 공급하는 제1 압축공기 분사부, 유동실 상부에 제공되는 배출부, 및 배출부 아래에 설치되며 제1 압축공기에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기를 공급하여 공기 배리어를 형성하는 제2 압축공기 분사부를 구비할 수 있다. 제1 압축공기에 의해서 시드원료 또는 과립이 상하로 순환하는 동안, 공기 배리어를 이용하여 제1 압축공기 분사부로부터 제2 압축공기 분사부까지의 유속 구배를 조절할 수 있으며, 유속 구배를 조절하여 유동실 내부의 체공시간 및 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 조절할 수가 있다.

본 발명의 유동층 과립기에서는 유동층 내에서 과립의 체류 시간을 안정적이면서 오래도록 유지하여 과립의 생산효율을 높일 수 있으며, 공기와 함께 외부로 유출되는 분말의 양을 감소시켜 필터의 교환주기를 늘이거나 필터를 소형으로 대체시킬 수 있다.

본 발명의 유동층 과립기에서는 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방과립을 생산하는 경우와 같이 가동 시간이 비교적 길어 백 필터의 교환이 자주 일어나는 한방과립 생산에서도 백 필터 교환시기를 연장하거나 필터의 위치를 과립기 상부에서 지상으로 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 제2 압축공기 분사부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 제2 압축공기 분사부의 스프레이 볼을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1의 유동층 과립기의 기술적 특징을 종래기술과 비교하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 제2 압축공기 분사부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기를 설명하기 위한 정면도이다.

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 과립기를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 제2 압축공기 분사부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 2의 제2 압축공기 분사부의 스프레이 볼을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 1의 유동층 과립기의 기술적 특징을 종래기술과 비교하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 유동층 과립기(100)는 유동실(112)을 형성하는 몸체(110), 유동실(112) 하부 또는 측부에 형성되는 첨가원료 분사부(120), 유동실(112) 하부에서 제1 압축공기(135)를 공급하는 제1 압축공기 분사부(130), 유동실(112) 상부에 제공되는 배출부(160), 배출부(160) 아래에 설치되어 제1 압축공기(135)에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기(175)를 공급하여 공기 배리어(180)를 형성하는 제2 압축공기 분사부(170)를 포함한다.

과립기의 몸체(110)에는 내측으로 유동실(112)이 제공되며, 유동실(112)에는 설계된 직경이나 함량을 갖는 목적 과립을 형성하기 위해 분말이나 과립 상태의 시드원료가 제공될 수 있으며, 도시되지는 않았지만 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 연결되어 있다. 물론, 경우에 따라서 첨가원료 분사부는 유동실의 측면에 장착되는 것도 가능하다.

제1 압축공기 분사부(130)는 유동실(112) 하부에서부터 유동실(112)을 향하여 강한 압력의 공기를 분사하는 블로워 또는 노즐을 포함할 수 있으며, 고압의 공기에 의해서 유동실(112) 내부에 시트원료, 분말, 성장된 과립 등이 부양된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 압축공기 분사부(130)는 압축공기 분사부(130) 및 유동실(112) 사이에 배치되어 유동실로 압축공기를 통과시키는 다공성 공기 분배판(132)을 더 포함한다. 다공성 공기 분배판은 다양한 구조가 가능하다. 예를 들어, 분배판 자체가 평판 또는 원추형으로 형성될 수 있고, 천공되는 홀들 역시 동일한 크기 또는 다양한 크기로 형성될 수 있고, 홀로부터 분사되는 공기에 방향성을 추가하기 위해 홀들도 다양한 불출각도를 갖도록 설계될 수가 있다.

또한, 유동실(112) 내부에는 첨가원료가 분사되는 첨가원료 분사부(120) 주변 상부에 실린더 형상의 파티션(140)을 더 배치하는데, 파티션(140)은 그 내부에서 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. 참고로, 파티션 하단부는 유동실 바닥에서 이격된 상태로 제공되며, 상기 이격 공간 사이로 시드원료, 과립 등이 지속적으로 파티션 내측으로 이동하고, 다시 상승 기류에 의해서 상부로 이동하면서 첨가원료 분사부로부터 배출되는 첨가원료와 접촉하면서 점차 설계된 목적 과립의 직경이나 함량에 수렴하게 된다. 물론, 파티션 없이도 과립기를 형성할 수도 있다.

한편, 유동실(112) 내의 과립이 설계된 직경에 도달할 때까지 이를 유동상태로 유지하거나 건조 목적으로 유동실(112)로 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 배치될 수 있다. 백 필터부(150)는 유동실(112) 내부의 미세한 분말이나 액상재료를 흡착시킬 수 있으며, 과립기 외부로 분말이나 액상재료가 유출되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

하지만, 백 필터부(150)에 분말이나 액상재료가 너무 많이 흡착되면 공기 순환이 원활하지 못하게 되면, 유동실(112) 내부로 유입되는 공기압이 떨어질 수 있으며, 이에 과립이 설계된 크기에 도달하지 못하거나 유동실(112) 하부에 낙하된 상태로 서로 뭉치는 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 백 필터부(150)의 필터나 카트리지는 주기적으로 교환을 시켜 주는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 제2 압축공기 분사부(170)는 배출부(160) 아래에 설치되며 제1 압축공기(135)에 의한 상승 기류에 저항할 수 있는 제2 압축공기(175)를 공급할 수 있다. 제2 압축공기(175)에 의해서 배출부(160) 하부로는 공기 배리어(180)가 형성될 수 있으며, 공기 배리어(180)에 의해서 유동실(112) 내부에서 시드원료 또는 과립의 체공시간 및 공기 배리어(180)를 통과하는 분말의 양을 조절할 수가 있다.

도 4를 참조하면, 제2 압축공기(175)의 분사압력 등을 조절함으로써 제1 압축공기 분사부(130)로부터 제2 압축공기 분사부(170)까지의 유속 구배를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (a)와 같이 3개의 포트를 포함하는 제2 압축공기 분사부(170)에서 스프레이 볼(172)을 통해서 약 0.5~1.5 kg/cm²의 압력으로 공기를 분사할 수 있다. 이 경우, 유동실(112)의 하부의 공기 분배판(132)에서 분사되는 제1 압축공기의 분사속도는 초기 분사속도의 약 100%, 중간 높이에서 약 50%, 제2 압축공기 분사부(170)의 하부에서 약 10%의 유속 구배를 가지도록 조절할 수가 있다(b).

이와 관련하여, 제2 압축공기 분사부가 없는 종래의 과립기에서는, 같은 조건에서 유동실 하부에서 분사되는 제1 압축공기는 초기 분사속도의 약 100%, 약 75%, 약 50%의 유속 구배를 가질 수 있다. 종래 기술과 비교할 때, 유속 구배가 배출부(160) 하부에서 급속히 떨어지며, 결국 시드원료 및 과립의 체류시간을 증가시킬 수가 있다.

본 실시예에서는, 도 2의 (a)와 같이 3개의 포트를 가지는 제2 압축공기 분사부(170)를 이용하지만, 다른 실시예에서는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 4개 또는 그 이상의 포트를 가지는 제2 압축공기 분사부를 사용할 수가 있다.

제2 압축공기 분사부(170)는 유동실(112) 내부로 연장된 공급 파이프(171) 및 공급 파이프(171)에 장착되어 하방 또는 측방을 향해 제2 압축공기(175)를 분사하는 적어도 하나의 스프레이 볼(172)을 포함할 수 있다.

스프레이 볼(172)은 하방을 향해 입체적으로 돌출된 돌기 형상으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 하방을 향해 돌출된 돌기 형상으로서 구형 또는 반구형으로 형성될 수 있다. 또한, 스프레이 볼(172)에는 측방을 향해 공기를 분사하는 복수의 슬롯형 노즐공(173) 및 하방이나 경사진 방향으로 공기를 분사하는 복수의 포인트형 노즐공(174)을 포함할 수 있다. 이 외에도 스프레이 볼은 기둥형, 원뿔형 또는 각뿔형 등으로 다양한 입체 형상으로 형성될 수 있다.

스프레이 볼(172)에서 분사되는 제2 압축공기를 이용하여 형성되는 공기 배리어(180)는 유동실(112)의 상부를 평면적으로 차단할 수 있으며, 추가로 제1 압축공기(135)에 의한 상승 기류를 하방으로 압박하는 기능을 할 수도 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 떫은맛으로 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 수분 함량을 흡수하는 특성이 높아서 과립 성장이 어려운 한약환제의 경우에도 과립생산 효율을 향상시킬 수 있다.

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 당함량은 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.

그런데, 당함량이 높은 식물성 추출물이나, 생약 추출물, 및 한약탕제 추출물 등을 포함하는 한방 과립을 생산하는 경우, 원료 추출물의 당도와 점도가 높아 과립 생산 중에 유동 시간이 대략 10시간 이상으로, 5시간 미만 소요되는 일반적인 양약 보다 훨씬 길며, 이에 유동층 과립기(100) 가동 중에 백 필터부의 필터를 교환해야 하는 경우가 종종 발생하고 있다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기 배리어(180)를 이용하여 과립의 체류 시간을 증가시킬 수 있으며, 분말 또는 첨가제 등의 과립 형성 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 공기 배리어(180)를 통과하는 공기에 혼합된 분말 등의 함량을 줄임으로써, 백 필터부(150)의 교체 또는 교환 시기를 종래보다 3배 이상 늘이는 것이 가능하다. 또한, 필터부를 소형으로 전환하거나 유동실 상부가 아닌 다른 위치로 변경하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기의 제2 압축공기 분사부를 설명하기 위한 평면도이다.

도 5를 참조하면, 제2 압축공기 분사부(270)의 다른 형태로서 몸체(210)의 유동실 상부의 내벽을 따라 형성되는 복수의 내벽 노즐공(273)을 포함할 수 있다. 내벽 노즐공(273)은 유동실의 내벽에 직접 형성될 수도 있지만, 도시된 바와 같이, 별도의 파이프(271)를 통해서 그 내부에 장착될 수 있다.

내벽 노즐공(273)을 통해서 분사되는 제2 압축공기(275)는 유동실의 중앙을 향해 분사될 수 있으며, 제2 압축공기(275)에 의해서 유동실의 상부로 공기 배리어(280)가 형성될 수가 있다. 이 외에도 제2 압축공기는 마치 씨줄과 날줄이 섞이듯이 서로 겹쳐지는 방향으로 분사될 수 있다.

또한, 내벽 노즐공(273)으로부터 분사되는 제2 압축공기는 동일 높이에서 분사될 수 있지만, 경우에 따라서는 일정 각도 경사진 방향으로 분사될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 과립기를 설명하기 위한 정면도이다.

도 6을 참조하면, 유동실(112)의 상부에 백 필터부가 형성되지 않고, 필터부(350)는 배출부(160) 이후로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 공기 배리어(180)를 이용함으로써, 배출덕트를 통해 배출되는 분말 또는 액상물질의 양을 현저하게 줄일 수 있으며, 필터부(350)의 위치를 유동실의 상부가 아닌 과립기의 측면 또는 지상에 설치하는 것도 가능하다.

구체적으로 본 실시예에 따른 필터부(350)는 지상에 설치될 수 있으며, 2개의 필터 수용부(352), 2개의 필터 수용부(352) 중 하나를 선택하여 배출 공기를 안내하는 3-웨이 밸브(354)를 포함할 수 있다. 따라서, 작업자는 3-웨이 밸브(354)를 이용하여 장착된 필터 중 하나를 사용할 수 있고, 사용된 필터의 교체 시기가 되면 밸브를 이용하여 다른 필터로 배출 공기를 안내하고, 차단된 필터 수용부(352)에서 점검이 필요한 필터를 분리 또는 관찰할 수가 있다.

본 실시예에서와 같이 필터부(350)가 지상에 설치될 수 있다는 것은, 필터 교환을 위해 승강장치를 이용할 필요가 없다는 것을 의미하며, 필터 교환을 위해 거대한 과립기 상부로 올라갈 필요도 없고, 필터 교환을 위해 중단되는 작업 시간을 줄일 수 있어 생산 효율을 증가시킬 수 있다는 것을 의미할 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：제1 압축공기 분사부 135：제1 압축공기
140：파티션 150：백 필터부
160：배출부 170 : 제2 압축공기 분사부
172 : 스프레이 볼 175 : 제2 압축공기
180：공기 배리어

Claims

과립기 내부에 형성된 유동실, 상기 유동실 하부에서 시드원료(seed material)를 과립으로 성장시키기 위한 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부, 상기 유동실 하부에서 상부를 향하는 제1 압축공기를 공급하는 제1 압축공기 분사부, 및 상기 유동실 상부에 제공되는 배출부를 포함하는 유동층 과립기의 가동방법에 있어서,
상기 배출부 아래에 설치되며 상기 제1 압축공기에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기를 공급하는 제2 압축공기 분사부를 이용하여 공기 배리어를 형성하는 단계; 및
상기 제1 압축공기에 의해서 상기 시드원료 또는 상기 과립이 상하로 순환하는 동안, 상기 공기 배리어를 이용하여 상기 제1 압축공기 분사부로부터 상기 제2 압축공기 분사부까지의 유속 구배를 조절하는 단계;를 포함하며,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 제2 압축공기를 하방 및 측방으로 분사하며,
상기 유속 구배를 조절하여 상기 유동실 내부의 체공시간 및 상기 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 조절하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 유동실 내부로 연장된 공급 파이프 및 상기 공급 파이프에 장착되어 하방 또는 측방을 향해 상기 제2 압축공기를 분사하는 적어도 하나의 스프레이 볼을 포함하며, 상기 스프레이 볼에서 분사되는 상기 제2 압축공기를 이용하여 상기 유동실의 상부를 평면적으로 차단하는 상기 공기 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
제2항에 있어서,
상기 스프레이 볼은 하방을 향해 입체적으로 돌출된 돌기 형상으로 형성되며, 측방을 향해 공기를 분사하는 복수의 슬롯형 노즐공 및 하방이나 경사진 방향으로 공기를 분사하는 복수의 포인트형 노즐공을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
제3항에 있어서,
상기 스프레이 볼은 구형, 반구형, 기둥형 또는 뿔형으로 형성되어 하방을 향해 입체적으로 돌출된 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 유동실 상부의 내벽을 따라 형성되는 복수의 내벽 노즐공을 포함하며, 상기 내벽 노즐공을 통해서 분사되는 상기 제2 압축공기가 측방 또는 경사진 방향으로 분사되어 상기 공기 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
제1항에 있어서,
상기 배출부 이후로 제공되는 필터부를 더 포함하며, 상기 필터부는 상기 배출부보다 낮은 높이 또는 지상 높이에서 설치되어 상기 배출부를 통과하는 공기에 혼합된 분말을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기의 가동방법.
과립기 내부에 형성된 유동실;
상기 유동실 하부에서 시드원료(seed material)를 과립으로 성장시키기 위한 첨가원료를 분사하는 첨가원료 분사부;
상기 유동실 하부에서 상부를 향하는 제1 압축공기를 공급하는 제1 압축공기 분사부;
상기 유동실 상부에 제공되는 배출부; 및
상기 배출부 아래에 설치되며 상기 제1 압축공기에 의한 공기 흐름에 저항하는 제2 압축공기를 공급하여 공기 배리어를 형성하는 제2 압축공기 분사부;를 구비하며,
상기 제1 압축공기에 의해서 상기 시드원료 또는 상기 과립이 상하로 순환하는 동안, 상기 공기 배리어를 이용하여 상기 제1 압축공기 분사부로부터 상기 제2 압축공기 분사부까지의 유속 구배를 조절하며,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 제2 압축공기를 하방 및 측방으로 분사하며,
상기 유속 구배를 조절하여 상기 유동실 내부의 체공시간 및 상기 공기 배리어를 통과하는 공기에 혼합된 분말의 함량을 조절하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
제7항에 있어서,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 유동실 내부로 연장된 공급 파이프 및 상기 공급 파이프에 장착되어 하방 또는 측방을 향해 상기 제2 압축공기를 분사하는 적어도 하나의 스프레이 볼을 포함하며,
상기 스프레이 볼에서 분사되는 상기 제2 압축공기를 이용하여 상기 유동실의 상부를 평면적으로 차단하는 상기 공기 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
제8항에 있어서,
상기 스프레이 볼은 하방을 향해 입체적으로 돌출된 돌기 형상으로 형성되며, 측방을 향해 공기를 분사하는 복수의 슬롯형 노즐공 및 하방이나 경사진 방향으로 공기를 분사하는 복수의 포인트형 노즐공을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
제9항에 있어서,
상기 스프레이 볼은 구형, 반구형, 기둥형 또는 뿔형으로 형성되어 하방을 향해 입체적으로 돌출된 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
제7항에 있어서,
상기 제2 압축공기 분사부는 상기 유동실 상부의 내벽을 따라 형성되는 복수의 내벽 노즐공을 포함하며, 상기 내벽 노즐공을 통해서 분사되는 상기 제2 압축공기가 측방 또는 경사진 방향으로 분사되어 상기 공기 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.
제7항에 있어서,
상기 배출부 이후로 제공되는 필터부를 더 포함하며, 상기 필터부는 상기 배출부보다 낮은 높이 또는 지상 높이에서 설치되어 상기 배출부를 통과하는 공기에 혼합된 분말을 필터링하는 것을 특징으로 하는 유동층 과립기.