KR102214668B1 - 에캄슐 분말의 건조 방법 - Google Patents

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김재훈
이이 민
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 에캄슐 분말의 건조 방법이 개시된다. 에캄슐 분말의 건조 방법은 반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계; 상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계; 상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 상기 제1 압력으로부터 이보다 높은 제2 압력까지 상승시킨 후 상기 제1 압력으로 하강시키는 유동 압력 사이클을 기설정된 횟수만큼 인가하는 제4 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 감압시키는 제5 단계를 구비한다.

Description

에캄슐 분말의 건조 방법 {METHOD OF DRYING ECAMSULE POWDER}
본 발명은 초임계 이산화탄소를 이용하여 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 에캄슐 분말의 건조 방법에 관한 것이다.
가시광 및 적외선으로 이루어진 태양광은 인간에게 유해하지 않고, 자외선은 심각한 건강 문제를 야기할 수 있다. 자외선은 290~400nm의 파장을 가진 전자기 스펙트럼 영역이다. 확장된 구간 내에서의 자외선 노출은 생체 내 단백질, 이지질, DNA 등의 화학 구조를 변경시킬 수 있고, 이는 다양한 건강 문제를 야기할 수 있다. UVB 광은 자외선 노출의 심각하고 예리한 장기간 효과에 대해 1차적으로 책임이 있고, DNA 및 단백질에 직접적으로 해를 줄 수 있다. UVB와 달리, UVA 광은 DNA 및 단백질에 의해 직접적으로 흡수되지 않으나, 세포 및 피부 기능을 손상시킬 수 있다. UVA 광은 인간 피부에 더 깊이 침투할 수 있고, 반응성 산소종을 생성하여 피부 손상 및 발암을 야기할 수 있다. 자외선 차단제는 자외선을 흡수하거나 반사할 수 있는 물질이다. 자외선 차단제는 전형적으로 태양광으로부터 피부를 보호하고 자외선 노출과 연관된 질병을 방지하는 목적의 약물 및 화장품에 사용된다. 그러나 현재 사용가능한 대부분의 자외선 차단제는 태양광에서 가장 풍부하고 지속적인 성분인 UVA 광과 연관된 해로운 효과를 보호하지 못한다. 따라서, 해로운 광선의 전체 영역을 커버하는 효과적이고 매우 광안정적인 UVA 필터의 개발 및 보다 효과적인 자외선 차단 제품의 개발이 매우 중요하다.
Mexoryl SX로 알려진 에캄슐(terephthalylidene dicamphor sulfonic acid, C28H34O8S2)은 물에 용해할 수 있는 광안정성 유기 UVA 차단제이다. 에캄슐의 UV 흡수 스펙트럼은 300~400nm 영역을 커버하고, 350nm에서 최대 흡수 피크를 갖는다. 에캄슐 분자 구조의 공액 이중 결합은 자외선을 흡수할 수 있고, 이를 열로서 방출하여, 해로운 광선으로부터 피부를 보호할 수 있다. 최근, 에캄슐은 미국 식품의약국 (Food and Drug Association)에 의해 승인된 17가지 자외선 필터 중의 하나이고, 일반적으로 다른 자외선 차단제를 가진 제형 내에 사용된다. 자외선 차단 제품에서 승인된 에캄슐의 최대 농도는 10%이다. 에캄슐은 임상적으로 과도한 색소를 방지하여 DNA 소상을 감소시키고, 면역 시스템을 보호하고, 피부 손상을 감소시키며, 다양한 단계의 광 발진 질병을 방지하는 것이 증명되었다.
에캄슐 생산은 프랑스 화장품 회사인 로레알에 의해 최초로 개발되었다. 로레알은 1982년 3-benzylidene-camphor 및 이의 유도체가 효과적인 자외선 필터로 사용될 수 있음을 발견하였다. Camphor 종에 대한 술폰산 그룹의 추가는 자외선 차단 활성을 향상시켰다. 에캄슐은 메탄올, 톨루엔 및 나트륨계 촉매의 존재 하에서의 벤질리덴-캄퍼 종과 캄퍼 술폰산의 반응을 통해 합성될 수 있다. 중간 산물의 연속적인 산성화는 제품으로부터 나트륨을 제거한다. 에탄올은 합성된 에캄슐의 결정화를 향상시키기 위해 사용되고, 에캄슐은 에탄올 용액 내에서 매우 밝은 노란색 용액을 형성한다. 에캄슐 생산의 최종 단계에서, 자외선 차단 제품 내의 활성제로 사용되기 위한 순수 건조된 에캄슐 분말을 생산하기 위해 에캄슐 용액으로부터 에탄올의 완전한 제거가 요구된다. 일반적으로 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하기 위해 종래 진공 건조, 핫에어 오븐 건조, 초가열 스팀 건조 등과 같은 건조 기술이 적용되었다. 그러나 종래의 건조 방법은 과도한 에너지, 비용 및 시간을 소비한다. 또한, 종래의 건조 기술(예. 고온 건조)을 사용하여 에탄올을 완전히 제거하기 위한 시도는 에캄슐 분말에 대한 손상을 야기하여 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서 에캄슐을 손상시키지 않고 에탄올을 제거할 수 있는 빠르고 에너지 효율적인 대체 건조 방법의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 초임계 이산화탄소를 이용하여 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 에캄슐 분말의 건조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실싱예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법은 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 방법으로서, 반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계; 상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계; 상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 상기 제1 압력으로부터 이보다 높은 제2 압력까지 상승시킨 후 상기 제1 압력으로 하강시키는 유동 압력 사이클을 기설정된 횟수만큼 인가하는 제4 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 탈압시키는 제5 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 온도는 40 내지 60℃일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 유량은 상기 에캄슐 용액 250mL를 기준으로 20 내지 40 mL/min일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 단계에서, 상기 제1 압력은 10 내지 12MPa이고, 상기 제1 시간은 2 내지 5분일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제4 단계에서, 상기 유동 압력 사이클은 60 내지 100회 수행될 수 있다. 이 때, 상기 제2 압력은 상기 제1 압력의 1.3배 이상 1.6배 이하일 수 있다. 그리고, 상기 압력 유동 사이클 각각의 시간은 20 내지 40초일 수 있다. 한편, 상기 제4 단계는 35 내지 60분 동안 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에캄슐 분말의 건조방법은 상기 반응기로부터 배출된 혼합물로부터 에탄올과 이산화탄소를 분리하는 제6 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조방법은 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 방법으로서, 반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계; 상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계; 상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 탈압시키는 제4 단계; 및 상기 반응기로부터 배출된 혼합물로부터 에탄올과 이산화탄소를 분리하는 제5 단계를 포함한다.
본 발명의 에캄슐 분말의 건조 방법에 따르면, 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 단시간에 적은 에너지를 소비하여 친환경적으로 거의 완전히 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법을 수행하는 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법에 적용되는 압력-시간 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법에 적용되는 압력-시간 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예 1에 따른 에캄슐 분말 건조방법에서 공정 변수(압력, 이산화탄소 유속, 온도와 시간)의 영향력을 조사한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 5는 실시예 2에 따른 에캄슐 분말 건조방법에서 공정 변수(1번의 압력 유동 사이클 시간, 사이클 수, 초기 정압 시간, 감압 시간)의 영향력을 조사한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 6은 오븐 건조된 에캄슐 분말 샘플, 실시예 1에 따라 건조된 2개의 에캄슐 분말 샘플(Ecam-11: 잔류 에탄올=0.60wt%, Ecam-26; 잔류 에탄올 함량=0.18wt%), 실시예 2에 따라 건조된 2개의 에캄슐 분말 샘플(Ecam-33: 잔류 에탄올=0.18wt%, Ecam-39; 잔류 에탄올 함량<15.8ppm)의 FE-SEM 이미지들이다.
도 7a 내지 도 7c는 오븐 건조된 에캄슐 분말 샘플, 실시예 1에 따라 건조된 1개의 에캄슐 분말 샘플(Ecam-11: 잔류 에탄올=0.60wt%), 실시예 2에 따라 건조된 2개의 에캄슐 분말 샘플(Ecam-33: 잔류 에탄올=0.18wt%, Ecam-39; 잔류 에탄올 함량<15.8ppm)의 FT-IR 스펙트럼, DSC 써모그램 및 XRD 패턴을 각각 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법을 수행하는 장치를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법에 적용되는 압력-시간 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에캄슐 분말의 건조 방법은 반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계; 상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계; 상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 상기 제1 압력으로부터 이보다 높은 제2 압력까지 상승시킨 후 상기 제1 압력으로 하강시키는 유동 압력 사이클을 기설정된 횟수만큼 인가하는 제4 단계; 상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 탈압시키는 제5 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계에 있어서, 상기 에캄슐 용액은 에캄슐 분말, 에탄올 등을 포함할 수 있고, 상기 반응기 내부는 약 40 내지 60℃로 가열될 수 있다. 반응기 내부의 온도 증가는 에탄올의 증기압을 상승시키고, 에캄슐 용액으로부터 초임계 이산화탄소 상으로의 에탄올 전송을 용이하게 할 수 있다. 다만, 반응기 내부의 온도가 60℃를 초과하는 경우, 고온을 유지하는데 과도한 에너지가 소모되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제2 단계에 있어서, 상기 액화 이산화탄소는 상기 에캄슐 용액 250mL를 기준으로 약 20 내지 40 mL/min의 유량으로 상기 반응기 내부에 공급될 수 있다.
상기 제3 단계에 있어서, 상기 반응기 내부에서 상기 이산화탄소가 초임계 상태가 되도록 하기 위해, 상기 반응기는 약 10 내지 16 MPa까지 압력이 상승될 수 있다. 바람직하게는 상기 반응기는 약 10 내지 12 MPa까지 압력이 상승될 수 있다. 상기 반응기 내부의 압력이 약 10 내지 16 MPa의 제1 압력까지 상승된 후 약 2 내지 5분동안 유지될 수 있다. 이러한 초기 정압 플로우 단계를 통해 에탄올의 상당량을 제거하여 에탄올 추출 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 본 단계를 통해 유동 압력을 인가하는 단계에서의 추출 환경을 안정화하여, 에캄슐 분말이 반응기 내부에서 산란되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제4 단계에 있어서, 상기 반응기 내부에 인가되는 유동 압력 사이클은 약 60회 이상 100회 이하로 인가될 수 있고, 상기 유동 압력에서 최대 압력인 상기 제2 압력의 크기는 최소 압력인 상기 제1 압력의 약 1.3배 내지 1.6배일 수 있다. 예를 들면, 상기 유동 압력에 있어서, 상기 제1 압력이 10 MPa인 경우, 상기 제2 압력은 13 내지 16 MPa일 수 있다. 한편, 1회의 유동 압력 사이클의 시간은 약 20 내지 40초일 수 있고, 전체 유동 압력 사이클이 인가되는 시간은 약 35분 내지 60분일 수 있다.
상기 제5 단계에 있어서, 상기 반응기 내부의 압력은 약 5분 이내, 바람직하게는 약 2 내지 3분 이내에 대기압까지 낮춰질 수 있고, 이 때 상기 반응기 내부의 온도 역시 상온까지 낮춰질 수 있다.
한편, 상기 제3 내지 5단계는 연속적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 에캄슐 분말의 건조 방법은 상기 반응기로부터 배출되는 혼합물로부터 에탄올과 이산화탄소를 분리하는 제6 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 에탄올과 이산화탄소의 분리는 상온에서의 기액 분리를 통해 수행될 수 있고, 회수된 이산화탄소는 다시 액화하여 상기 반응기에 공급될 수 있다.
본 발명의 에캄슐 분말의 건조 방법에 따르면, 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 단시간에 적은 에너지를 소비하여 친환경적으로 거의 완전히 제거할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일 실시형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[에캄슐 용액의 준비]
초임계 이산화탄소 건조 실험 전에, 에캄슐 원료 용액을 균일화 시켰다. 먼저, 250mL 에캄슐 원료 용액이 호박색 파이렉스병(500mL) 내부에서 상온(25℃)의 조건에서 30분 동안 초음파 처리되었고, 이 후 70℃까지 가열한 후 300rpm으로 30분동안 교반하여 균일한 에캄슐 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 후, 에캄슐 용액의 부분 표본이 원뿔 모양 튜브 내부로 이송되었고, 용액이 와류 혼합기를 사용하여 추가적으로 혼합되었다. 각각의 건조 실험에서, 3mL의 균일화된 에캄슐 용액이 일회용 주사기를 사용하여 취해진 후 즉시 고압 view-cell에 주입되었다.
[실시예 1]
도 3에 도시된 압력-시간 프로파일을 따라 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하였다. 구체적으로, -15℃에서 액화된 이산화탄소(펌프당 266mL)를 2중 주사기 펌프에 완전히 채웠다. 이어서, 고압 뷰셀(view-cell)이 원하는 동작 온도에 도달하면, 압축된 액체 이산화탄소를 2중 주사기 펌프를 통해 원하는 유속으로 뷰셀로 공급하였다. 뷰셀의 압력은 압력조정기에 의해 제어되었다. 10~16MPa 범위 내의 원하는 압력에 도달하기 위해 2분미만의 압력 인가 시간이 요구되었다. 이어서, 일정한 압력 플로우 모드를 사용하여 원하는 시간 동안 건조 공정을 수행하였다. 이어서, 정압 건조 공정 후, 뷰셀의 압력을 대기압으로 낮췄고(도 3, 감압 상태), 뷰셀의 개방 전에 뷰셀의 온도는 상온(25℃)으로 감소되었다.
[실시예 2]
도 2에 도시된 압력-시간 프로파일에 따라 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하였다. 구체적으로, -15℃에서 액화된 이산화탄소(펌프당 266mL)를 2중 주사기 펌프에 완전히 채웠다. 이어서, 고압 뷰셀(view-cell)이 원하는 동작 온도에 도달하면, 압축된 액체 이산화탄소를 2중 주사기 펌프를 통해 원하는 유속으로 뷰셀로 공급하였다. 이어서, 10MPa의 압력까지 압력을 상승시킨 후 짧은 초기 구간(<5min) 동안 유지하였고, 이어서 압력 스윙 사이클을 인가하였으며, 그 후 대기압까지 감압하였다. 압력 스윙 사이클은 10MPa로부터 14MPa까지 압력 증가 구간 및 이후 10MPa의 초기상태로의 압력 감소 구간으로 이루어졌다. 사이클을 수행하기 위해 요구되는 시간 및 사이클의 수는 단시간 내에 완전한 에탄올 제거를 달성하기 위해 변화되었다.
[실험예]
도 4a 내지 도 4c는 실시예 1에 따른 에캄슐 분말 건조방법에서 공정 변수(압력, 이산화탄소 유속, 온도와 시간)의 영향력을 조사한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 60℃의 가장 높은 온도 및 60분의 가장 긴 추출 시간에서, 잔류 에탄올 함량은 8~16MPa의 압력 범위 및 20~40mL/min의 이산화탄소 유속 범위에서 상대적으로 일정하였다. 그러나 고정된 압력(14MPa) 및 고정된 이산화탄소 유속(30mL/min)에서 초임계 이산화탄소의 추출 성능을 결정하는데 있어서 온도 및 시간은 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 구체적으로, 60℃의 온도, 20mL/min의 이산화탄소 유속 및 60분의 시간에서, 압력이 8MPa로부터 16MPa로 증가됨에 따라, 에캄슐 분말 내의 잔류 에탄올 함량은 0.39wt%로부터 0.34wt%로 조금 감소하였다.(도 4a) 에탄올 제거에서의 작은 향상은 증가된 압력(예. 16MPa 및 60℃에서 0.192 g/cm3로부터 0.639 g/cm3로 증가)에 따라 이산화탄소의 밀도 증가 때문이고, 이는 70wt%로부터 90wt%까지 에탄올에 대한 초임계 이산화탄소의 용해 능력을 향상시켰다. 14MPa, 60℃ 및 60분의 조건에서, 이산화탄소 유속이 20mL/min으로부터 40mL/min까지 증가되었을 때, 에캄슐 분말 내의 잔류 에탄올 함량은 0.35 wt%로부터 0.32wt%로 약간 감소하였다.(도 4b) 이러한 결과는 이산화탄소의 유속 증가는 추출기 내부의 이산화탄소 분자의 수를 증가시켰고, 이산화탄소와 에탄올 사이의 분자간 상호작용의 수를 증가시켰으며, 그 결과 에탄올 추출을 향상시켰기 때문이라고 사료된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 온도가 40℃로부터 60℃까지 증가됨에 따라, 건조된 아캄슐 분말 내의 잔류 에탄올 함량은 0.60wt%로부터 0.35wt%까지 감소되었다. 일반적으로, 온도 증가는 이산화탄소 밀도를 감소시키고, 이는 질량 전송율을 감소를 초래하여 초임계 이산화탄소의 에탄올 용해도를 감소시키지만, 반면 온도의 상승은 에탄올의 증기압을 상승시키고, 에캄슐 용액으로부터 초임계 이산화탄소 상으로의 에탄올 전송을 용이하게 한다. 따라서, 온도 증가에 따른 잔류 에탄올의 감소는 초임계 이산화탄소 내에서의 에탄올의 용해도가 에탄올 증기압에 의해 지배된다는 것을 나타낸다. 주어진 온도에서, 잔류 에탄올 함량은 건조 시간이 15분에서 60분으로 증가함에 따라 현저하게 감소되었다. 예를 들면, 60℃에서, 건조 시간이 15분에서부터 60분까지 증가되었을 때, 건조된 에캄슐 분말 내에서의 잔류 에탄올 함량은 0.87wt%로부터 0.35wt%까지 감소되었고, 180분의 증가된 추출 시간에서 0.13wt%의 잔류 에탄올 함량이 획득되었다.
도 5는 실시예 2에 따른 에캄슐 분말 건조방법에서 공정 변수(1번의 압력 유동 사이클 시간, 사이클 수, 초기 정압 시간, 감압 시간)의 영향력을 조사한 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 5를 참조하면, 1 사이클에 걸리는 시간은 단지 잔류 에탄올 함량에 대한 미미한 효과를 갖는 것으로 나타났다.(도 5의 a) 이러한 결과를 기초로, 30초의 사이클 시간이 다른 공정 파라미터들을 탐구하기 위해 선택되었다. 30초의 사이클보다 긴 사이클 시간을 선택할 경우 사이클 시간 동안 주어진 시간 내에 수행된 사이클의 수는 감소되어 에탄올 제거 효율을 감소시킬 수 있고, 가장 짧은 테스트 사이클 시간(20초)을 선택할 경우, 시스템 압력은 때때로 펌프의 제한 때문에 압력 범위 설정값들과 부합하지 않을 수 있다.
정압 인가 시간은 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는데 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 즉, 정압 인가 시간이 0으로부터 5분까지 증가되었을 때, 잔류 에탄올 함량은 0.45wt%로부터 0.18wt%까지 현저하게 감소되었다.(도 5의 b) 반면, 감압 시간은 단지 에탄올 제거에 대해 한계 효과만을 갖는 것으로 나타났다.(도 5의 c)
압력 유동 사이클의 수는 건조된 에캄슐 파우더의 잔류 에탄올 함량에 대해 현저한 영향을 미치는 것으로 나타났다. (도 5의 d) 사이클의 수가 10으로부터 20까지 증가하였을 때, 잔류 에탄올 함량은 0.33wt%로부터 0.18wt%까지 현저하게 감소되었다. 또한, 60회까지 사이클의 수를 증가시키는 경우, 에캄슐 분말로부터 거의 완전하게 에탄올을 제거하는 것으로 나타났다 (잔류 에탄올 검출 한계인 15.8 ppm 미만). 20 사이클을 위해 요구되는 전체 시간은 17분이고, 60사이클은 37분을 요구하였다.
[건조된 에캄슐 분말의 특성]
초임계 이산화탄소 건조 기술을 사용하여 획득된 건조된 에캄슐 분말의 형태학적, 화학적, 열적, 결정학적 특성이 조사되었다. 비교를 위해, 15.8ppm 미만의 잔류 에탄올 함량을 갖는 오븐 건조된 에캄슐 분말의 특성이 또한 조사되었다.
도 6의 a와 b는 오븐 건조된 에캄슐 분말 샘플, 도 6의 b와 c는 실시예 1에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-11; 잔류 에탄올=0.60wt%), 도 6의 e와 f는 실시예 1에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-26; 잔류 에탄올 함량=0.18wt%), 도 6의 g와 h는 실시예 2에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-33; 잔류 에탄올=0.18wt%), 도 6의 i와 j는 실시예 2에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-39; 잔류 에탄올 함량<15.8ppm)의 FE-SEM 이미지들이다.
도 6을 참조하면, 모든 건조 에캄슐 분말 샘플들은 10~200㎛의 넓은 크기 분포를 갖는 불균일 분말들로 이루어져 있는 것으로 나타났고, 샘플들에 따라 에캄슐 분말들의 형태 사이에 현저한 차이가 관찰되지 않았다.
도 7a 내지 도 7c의 i는 오븐 건조된 에캄슐 분말 샘플, 도 7a 내지 도 7c의 ii는 실시예 1에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-11; 잔류 에탄올=0.60wt%), 도 7a 내지 도 7c의 iii는 실시예 2에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-33; 잔류 에탄올=0.18wt%), 도 7a 내지 도 7c의 iv는 실시예 2에 따라 건조된 에캄슐 분말 샘플(Ecam-39; 잔류 에탄올 함량<15.8ppm)의 FT-IR 스펙트럼, DSC 써모그램 및 XRD 패턴을 각각 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 모든 에캄슐 분말 샘플의 FT-IR 스펙트럼은 1724-1722cm-1에서의 케톤의 C=O 스트레칭, 1641 cm-1에서의 알켄의 C=C 스트레칭, 1198-1196 cm-1에서의 트리오카보닐의 C=S 스트레칭 및 1049 cm-1에서의 설폭사이드의 S=O 스트레칭에 각각 대응되는 흡수 피크 특성을 나타내었다. 또한, 에캄슐은 3453cm-1 부근에서 aliphatic moiety의 O-H 스트레칭에 기인하는 넓고 강한 흡수 밴드를 나타내었고, 2961-2959cm-1에서의 -CH3, -CH2, -CH 그룹의 C-H 스트레칭에 기인하는 작은 흡수피크를 나타내었다. 이러한 밴드에 대한 잔류 에탄올의 기여 때문에, 3453 및 1641 cm-1에서의 피크는 Ecam-39의 스펙트럼 및 오븐 건조된 샘플의 스펙트럼에서 보다 Ecam-11 및 Ecam-33 스펙트럼에서 보다 강하였다. FT-IR 결과는 실시예 1, 2의 초임계 이산화탄소를 사용하여 건조된 에캄슐 분말의 화학적 구조는 오븐 건조된 에캄슐 분말과 유사하였고, 이는 실시예 1, 2의 초임계 이산화탄소 건조는 에캄슐의 화학적 특성을 변경시키지 않음을 나타낸다.
도 7b를 참조하면, 오븐 건조된 에캄슐 파우더 및 Ecam-39의 DSC 프로파일은 144.3℃ 및 177.3℃의 단일 녹는점(Tm2)을 나타내었고, 이에 대한 엔탈피(△Hm2)는 각각 6.4 J/g 및 50.8 J/g이였다. 오븐 건조된 기술과 비교하여, 실시예 2의 건조된 에캄슐 분말의 더 높은 녹는점(Tm2)과 엔탈피(△Hm2) 값들은 다른 결정화 메카니즘 때문에 그들의 동질이상에서의 차이에 의해 야기된 것으로 사료된다. 반면, Ecam-11 및 Ecam-33의 DSC 프로파일에 있어서, 추가적인 멜팅 이벤트가 101.1℃ 및 97.1℃에서 나타났고, 이들은 44.5 및 2.22 J/g의 멜팅 엔탈피에 각각 대응된다. 이러한 결과는, 건조된 에캄슐 분말 내의 잔류 에탄올의 더 많은 양은 멜팅 프로세스 동안에 샘플을 가열하는데 요구되는 에너지의 양이 더 많기 때문임을 나타낸다.
도 7c를 참조하면, 오븐 건조된 에캄슐 및 Ecam-39의 XRD 패턴은 높은 결정성을 나타내는 반면, Ecam-11 및 Ecam-33의 XRD 패턴은 비정질 영역을 일부 갖는 다형 구조를 나타내었고, 이는 잔류 에탄올의 존재에 의해 야기되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 에캄슐 분말의 건조 방법에 있어서,
    반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계;
    상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계;
    상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계;
    상기 반응기 내부의 압력을 상기 제1 압력으로부터 이보다 높은 제2 압력까지 상승시킨 후 상기 제1 압력으로 하강시키는 유동 압력 사이클을 기설정된 횟수만큼 인가하는 제4 단계;
    상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 감압시키는 제5 단계를 포함하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도는 40 내지 60℃인 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유량은 상기 에캄슐 용액 250mL를 기준으로 20 내지 40 mL/min인 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계에서, 상기 제1 압력은 10 내지 12MPa이고, 상기 제1 시간은 2 내지 5분인 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계에서, 상기 유동 압력 사이클은 60 내지 100회 수행되는 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제4 단계에서, 상기 제2 압력은 상기 제1 압력의 1.3배 이상 1.6배 이하인 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유동 압력 사이클 각각의 시간은 20 내지 40초인 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제4 단계는 35 내지 60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응기로부터 배출된 혼합물로부터 에탄올과 이산화탄소를 분리하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
  10. 에캄슐 용액으로부터 에탄올을 제거하는 에캄슐 분말의 건조 방법에 있어서,
    반응기에 에캄슐 용액을 주입하고 제1 온도까지 승온시키는 제1 단계;
    상기 반응기로 액화된 이산화탄소를 제1 유량으로 연속적으로 공급하는 제2 단계;
    상기 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 상기 반응기의 압력을 기설정된 제1 압력까지 상승시킨 후 제1 시간 동안 유지하는 제3 단계;
    상기 반응기 내부의 압력을 대기압으로 탈압시키는 제4 단계; 및
    상기 반응기로부터 배출된 혼합물로부터 에탄올과 이산화탄소를 분리하는 제5 단계를 포함하는, 에캄슐 분말의 건조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230029295A (ko) * 2021-08-24 2023-03-03 성균관대학교산학협력단 에캄슐 분말 합성 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040072057A (ko) * 2003-02-08 2004-08-18 한미약품 주식회사 초임계 유체 공정을 이용한 무정형 세푸록심 악세틸 고체분산체의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 세푸록심악세틸 고체 분산체
KR20070058279A (ko) * 2005-12-04 2007-06-08 신문삼 나노입자 징크피리치온 제조방법과 비듬치료의약외품으로의 응용
KR100728997B1 (ko) * 2005-04-20 2007-06-14 한미약품 주식회사 초임계 유체 공정을 이용한 난용성 약물의 고체분산체제조방법
CN106831503A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 广州星业科技股份有限公司 一种对苯二亚甲基二樟脑磺酸防晒剂的制备方法
KR101937332B1 (ko) * 2018-06-18 2019-01-11 신성소재 주식회사 테레프탈릴리덴 디캠퍼 설폰산의 정제방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040072057A (ko) * 2003-02-08 2004-08-18 한미약품 주식회사 초임계 유체 공정을 이용한 무정형 세푸록심 악세틸 고체분산체의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 세푸록심악세틸 고체 분산체
KR100728997B1 (ko) * 2005-04-20 2007-06-14 한미약품 주식회사 초임계 유체 공정을 이용한 난용성 약물의 고체분산체제조방법
KR20070058279A (ko) * 2005-12-04 2007-06-08 신문삼 나노입자 징크피리치온 제조방법과 비듬치료의약외품으로의 응용
CN106831503A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 广州星业科技股份有限公司 一种对苯二亚甲基二樟脑磺酸防晒剂的制备方法
KR101937332B1 (ko) * 2018-06-18 2019-01-11 신성소재 주식회사 테레프탈릴리덴 디캠퍼 설폰산의 정제방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230029295A (ko) * 2021-08-24 2023-03-03 성균관대학교산학협력단 에캄슐 분말 합성 방법
KR102633808B1 (ko) 2021-08-24 2024-02-02 성균관대학교산학협력단 에캄슐 분말 합성 방법

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