KR102306807B1 - 고효율 연속식 추출 및 농축 시스템 - Google Patents

고효율 연속식 추출 및 농축 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양상에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은, 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이; 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍; 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부; 상기 복수의 스위칭 밸브를 제어함으로써, 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼과 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버 사이에서 유로를 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 연속식 추출 및 농축 시스템{Continuous Extraction and Concentration System with High Efficiency}
본 발명은 천연물에 대한 고효율 추출 및 농축이 가능한 연속식 시스템과 이를 이용한 추출 및 농축 방법에 관한 것이다.
천연물로부터 유효성분을 추출하기 위하여 전통적으로는 침지식이 널리 사용되고 있다. 한약재로부터 약액을 추출하는 방식에서 알 수 있듯이 침지식은 고온 가열이 매우 용이하고 대량의 배치(batch) 처리가 가능한데 반하여 저온 추출에서 추출 효율이 떨어지는 단점이 있다.
침지식의 경우에는 여과되기 전, 원하는 시간 동안 정해진 물의 양이 천연물과 계속적으로 접촉하는 데, 시간의 경과에 따라 포화된 물이 계속 천연물과 접촉해 있게 된다. 이에 반해서, 유수식(여과식) 추출은 물이 입자와 필터를 자유롭게 통과해 떨어지며 신선한 물이 계속 분쇄된 천연물을 지나간다. 즉, 포화되지 않은 깨끗한 물이 더 많은 천연물의 성분을 추출할 여지를 가지고 있기 때문에 추출 결과물의 수율에 차이가 난다.
그런데, 종래 유수식 추출에서는 천연물의 종류 등이 확정된 후 그에 맞추어서 최적화된 추출 공정 및 농축 공정의 상세가 설계되고 구축되었다. 따라서 천연물의 종류 등이 변경되면 이에 맞추어서 상세 설계가 변경될 가능성이 높아서 추출 및 농축 시스템의 자유도가 떨어지는 문제가 있다. 단일의 추출 및 농축 시스템으로써 다양한 종류의 천연물을 추출하거나 유효성분의 추출 범위를 조정하는 등의 변경이 어려운 상황에 직면하기도 한다.
그리고 종래 유수식 추출 및 농축 시스템에서는 추출 공정으로 얻은 추출액을 저장 탱크에 일단 저장한 후 그 다음 농축 공정으로 진행하게 되는 데, 농축공정과 추출공정이 긴밀히 결합되지 못함으로써 운용 효율성이 떨어지는 문제가 있었다. 나아가 공정 구성의 자유도를 높이면서도 운용 효율성을 높이는 것은 더욱 어려운 과제이기도 하였다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
대한민국특허 10-2181088, 2020년11월16일 등록, "고효율 추출기 및 추출 시스템과 이를 이용한 하이브리드 추출방법"
본 발명의 목적은 천연물의 종류 등에 상응하여 공정 구성의 자유도가 대폭 향상된 연속식 추출 및 농축 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공정 구성의 자유도를 높이면서도 운용 효율성을 높일 수 있는 연속식 추출 및 농축 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은, 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이; 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍; 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부; 상기 복수의 스위칭 밸브를 제어함으로써, 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼과 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버 사이에서 유로를 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 상온수를 공급하기 위한 상온수 압력탱크; 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 고온수를 공급하기 위한 고온수 압력탱크; 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 스팀을 공급하기 위한 스팀공급기;를 포함하며, 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에 충진된 천연물에 대하여 상온수로써 1차 추출을 진행한 후, 고온수 및 스팀을 순차적으로 공급하거나 고온수 또는 스팀 중에서 선택된 것을 순차 공급함으로써 2차 추출을 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 에어 컴프레셔에서 압축된 공기를 가열하는 공기 열교환기;를 추가로 구비하며, 상기 2차 추출을 수행한 후, 상기 공기 열교환기로부터의 고온 공기를 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에 공급하여 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼내의 추출액을 밀어내다.
본 발명의 다른 양상에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은, 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이; 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍; 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부; 상기 복수의 스위칭 밸브를 제어하되, 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 컬럼대응 할당모드로 운전되게 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 일 양상에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은, 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이; 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍; 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부; 상기 복수의 스위칭 밸브를 제어하되, 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 컬럼대응 할당모드와, 저온 추출에 의해 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 고온 추출에 의해 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 온도대응 할당모드를 포함하는 복수의 운전 모드중 하나가 선택되어 운전을 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 컬럼대응 할당모드에서, 제 1 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼에서 추출이 진행되고 상기 제 1 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 하며, 제 2 타임슬롯동안 상기 제 2 추출컬럼에서 추출이 진행되고 상기 제 2 농축챔버는 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 하며, 상기 제 1 타임슬롯 및 상기 제 2 타임슬롯이 교번하여 실행되도록 한다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 제 1 타임슬롯동안 상기 제 2 추출컬럼에 분쇄된 천연물이 충진되며, 상기 제 2 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼에 분쇄된 천연물이 충진될 수 있다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 온도대응 할당모드에서, 제 1 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에서 저온 추출이 동시 진행되고 상기 제 1 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 하며, 제 2 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에서 고온 추출이 동시 진행되고 상기 제 2 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 하며, 상기 제 1 타임슬롯 및 상기 제 2 타임슬롯이 교번하여 실행되도록 할 수 있다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버는, 양단이 폐쇄되고 수평방향으로 길게 연장되는 튜브 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 연속식 추출 및 농축 시스템에 있어서, 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 저면에는 초음파를 발생시켜 기화를 촉진하고 균질화 및 살균을 수행하는 초음파 발생기를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면 천연물의 종류 등에 상응하여 공정 구성의 자유도가 대폭 향상되며, 공정 구성의 자유도를 높이면서도 운용 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따르면 동일 시스템으로써 컬럼대응 할당모드 및 온도대응 할당모드를 포함하는 2이상의 운전 모드로 선택 운전할 수 있는 데, 천연물의 종류, 추출할 유효성분의 범위 및 유효성분의 용처에 따라, 또한 농축조건의 최적화 등을 위하여 적절히 선택 및 가변적용할 수 있으며 아울러 이러한 자유도를 가지면서도 고효율을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수평방향으로 길게 연장되는 튜브 형상의 농축챔버로써 추출액과 그 상부의 공기층이 접촉하는 접촉면적을 증가시켜 감압 농축시 기화 효율을 증대시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 초음파에 의한 파동을 유발함으로써 균질화 작용을 함과 아울러 공기층과의 접촉면에서도 불규칙적인 미세 파면을 유발함으로써 접촉면적을 늘리며, 저온수 추출에 의한 저온 추출액에 대해서 초음파에 의한 살균효과를 동시에 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템에서 추출 파트를 중심으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템에서 농축 파트를 중심으로 도시한 것이다.
도 3은 제 1 형태의 농축챔버쌍을 도시한 것으로서, 도 3(a)는 정면도이고 도 3(b)는 측면도이다.
도 4는 제 2 형태의 농축챔버쌍을 도시한 것으로서, 도 4(a)는 정면도이고 도 4(b)는 측면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템에서 추출 파트를 중심으로 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템에서 농축 파트를 중심으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은 추출컬럼어레이(10), 복수의 농축챔버(20,30), 스위칭 유로부(71,72), 제어반(41), 스팀 공급기(61), 고온수 열교환기(62), 공기 열교환기(63), 스팀보일러(64), 압력탱크(51,52), 냉각콘덴서(42), 진공펌프(43), 응축수탱크(44) 등을 포함하여 구성된다.
추출컬럼어레이(10)는 제 1 추출컬럼(11), 제 2 추출컬럼(12), 제 3 추출컬럼(13) 및 제 4 추출컬럼(14) 등을 포함하는 복수의 추출컴럼을 어레이로 구비하며, 적어도 2개의 추출 컬럼을 구비한다. 추출컬럼어레이(10)의 각 추출컬럼은 상류로부터 상온수(저온수), 고온수, 스팀 및 압축공기 중에서 하나를 선택적으로 공급받는데, 선택적 공급을 위하여 그 상류에 상온수 압력탱크(51), 고온수 압력탱크(52) 및 스팀 공급기(61)와 배관 및 밸브를 구비한 제 1 스위칭 유로부(71)를 통하여 연결되어 있다.
각 추출컬럼에는 분쇄된 천연물을 적재한 후 추출 방식의 상세에 따라 상온수, 고온수 및 스팀 중에서 선택되는 하나 이상을 순차 공급하도록 할 수 있다.
예를 들면, 동일 추출컬럼의 동일 천연물에 대하여 상온수 추출과 고온수 추출 및/또는 스팀 추출을 연속 수행할 수 있음으로써, 상온수 추출에서는 효소활성을 보장하고 맛과 향 등 열에 약한 유효성분을 선 추출하며, 이어서 고온수/스팀 추출에서는 지용성 성분 등 열에 강한 유효성분을 순차적으로 추출할 수 있다. 상온수 추출에서는 수용성 물질이 많이 추출되며, 맛이나 향이 그대로 유지되고 효소가 살아있는 추출액을 얻을 수 있으며, 병행하여 고온수/스팀 추출에서는 상온수 추출로 추출이 힘든 지용성 물질 등을 추출할 수 있다.
상온수 압력탱크(51)는 상온(저온) 정제수를 공급받아 저장하고 각 추출컬럼으로 상온수를 공급하기 위한 것이다. 상온수 압력탱크(51)는 에어 컴프레셔에 의해 압축된 압축공기에 의하여 가압될 수 있어서, 각 추출컬럼으로 가압된 상온수(저온수)를 공급함으로써 추출효율을 증가시킬 수 있다.
고온수 압력탱크(52)는 고온 정제수를 공급받아 저장하고 각 추출컬럼으로 고온수를 공급하기 위한 것이다. 고온수 압력탱크(52)는 에어 컴프레셔에 의해 압축된 압축공기에 의해서 가압될 수 있어서, 각 추출컬럼으로 가압된 고온수를 공급함으로써 추출효율을 증가시킬 수 있다. 고온수 압력탱크(52)는 이중자켓 구조로서 스팀보일러(64)로부터, 또는 온수 열교환기(62)(또는 별도의 열교환기)로부터의 고온수에 의해 자켓내 고온의 매질이 유지됨으로써 추출컬럼으로 공급될 고온수의 온도변화를 최소화할 수 있다.
각 추출컬럼으로 제공되는 상온수/고온수는 상온수 압력탱크(51)/고온수 압력탱크(52)를 압축공기로써 가압하는 것에 의해 간접 가압되며, 에어 컴프레셔로부터의 압축공기는 공기 열교환기(63)에 의해서 가열된 상태로 고온수 압력탱크가 제공받을 수 있다. 상온수 압력탱크(51)에 공급되는 압축공기는 공기 열교환기(63)를 통하거나 바이패스할 수도 있다.
스팀공급기(61)는 스팀보일러(64)에서 발생된 스팀이나, 또는 스팀보일러(64)로부터의 스팀을 열교환한 스팀을 배관 및 밸브를 개재하여 각 추출컬럼으로 공급한다. 온수 열교환기(62)는 스팀보일러(64)로부터의 스팀을 이용하여, 공급되는 정제수를 고온수로 가열한 후 고온수 압력탱크(52)로 제공한다. 공기 열교환기(63)는 스팀보일러(64)로부터의 스팀을 이용하여, 에어 컴프레셔(미도시)로부터의 압축공기를 가열하여 고온수 압력탱크(52) 및 상온수 압력탱크(51)로 공급한다.
제 1 스위칭 유로부(71)는 배관 및 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 상온수 압력탱크, 고온수 압력탱크 및 스팀 공급기의 배출구와 각 추출컬럼의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성한다. 제 2 스위칭 유로부(72)는 배관 및 복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 각 추출챔버의 배출구와 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성한다. 제어반(41)의 제어에 따라 추출챔버어레이에 포함된 임의의 선택된 추출챔버로부터 임의의 선택된 농축챔버로 유체(추출액)를 이송할 수 있는 경로를 제공한다.
농축챔버쌍은 제 1 농축챔버(20) 및 제 2 농축챔버(30)를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비한다. 각 농축챔버(20,30)는 양단이 폐쇄되고 수평방향으로 길게 연장되는 튜브 형상으로서, 그 원형단면이 수평으로 길게 연장하는 내부 저장공간을 가지며, 외측에 이중자켓 또는 삼중자켓을 구비하여 농축을 위한 열원 유체를 공급받을 수 있다. 수평방향으로 길게 연장되는 튜브 형상의 농축챔버는 추출액과 그 상부의 공기층이 접촉하는 접촉면적을 증가시킴으로써 감압 농축시 기화 효율을 증대시키는 효과를 가지도록 한다.
도 3은 제 1 형태의 농축챔버쌍을 도시한 것이며 도 4는 제 2 형태의 농축챔버쌍을 도시한 것으로서, 도 3(a) 및 도 4(a)는 정면도이고 도 3(b) 및 도 4(b)는 측면도이다.
초음파 발생기(21,31,26,36)는 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 저면에 구성되며 초음파를 발생시켜 기화를 촉진하고 균질화 및 살균을 동시에 수행한다. 저부로부터의 초음파에 의한 파동을 유발함으로써 균질화 작용을 함과 아울러 공기층(진공층일수도 있음)과의 접촉면에서도 불규칙적인 미세 파면을 유발함으로써 접촉면적(노출면적)을 늘린다. 나아가, 저온수 추출에 의한 저온 추출액에 대해서 초음파에 의한 살균효과를 동시에 얻을 수 있는 효과가 있다.
제 1 형태의 농축챔버쌍에서 각 농축챔버에는 모터(22등)에 의해 구동되고 농축챔버의 길이방향을 따라 길게 연장되는 장축의 스크류(23등)가 구비되어 농축을 위한 추출액의 교반을 수행한다. 제 2 형태의 농축챔버쌍에서 각 농축챔버에는 모터(24,34)에 의해 구동되고 농축챔버의 수직방향으로 입설되는 스크류(25등)에 의해 농축을 위한 추출액의 교반을 수행한다.
진공펌프(43)는 냉각 콘덴터(42)의 공간을 개재하여 또는 직접 각 농축챔버(20,30)로 연결되어 각 농축챔버(20,30)를 감압상태로 유지한다. 감압분위기와 각 농축챔버의 외측에 구성된 자켓에 순환되는 열원 유체에 의해서 추출액속의 수분은 순차 기화되며, 냉각 콘덴서(42)에서 기화된 수분은 응축되고 응축수 탱크(44)로 떨어진다.
제어반(41)은 각 배관에 부착된 플로우메터(미도시)가 센싱한 유량정보와 밸브 상태 정보를 입력받으며, 각 밸브, 모터, 초음파발생기, 진공펌프, 에어 컴프레셔 및 스팀보일러 등의 동작을 제어한다. 특히 제어반(41)은 복수의 스위칭 밸브를 제어함으로써, 추출컬럼어레이의 각 추출컬럼과 제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버 사이에서 유로를 제어한다.
각 추출컬럼에 충진된 분쇄 천연물에 대하여 상온수로써 1차 추출을 진행한 후, 고온수 및 스팀을 순차적으로 공급하거나 고온수 또는 스팀 중에서 선택된 것을 순차 공급함으로써 2차 추출을 진행할 수 있다. 그리고 동일 천연물에 대한 2차 추출 또는 최종적인 추출을 완료한 후, 공기 열교환기(63)로부터의 고온 압축 공기를 추출컬럼에 공급하여 추출컬럼내의 추출액을 밀어냄으로써 추출컬럼내 잔류하는 액체를 최소화할 수 있다. 아울러 고온수에 의한 2차 추출후 스팀 공급기(61)에 의한 스팀으로써 잔류 추출액을 저감하는 방식으로 추출과정을 설정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 추출 및 농축 시스템은 적어도 2 이상의 운전모드를 가지며, 천연물의 종류, 추출범위, 유효성분의 이용처/이용방식 등에 따라 적절한 운전모드가 선택되어 운전될 수 있다.
컬럼대응 할당모드에서는 제어반의 제어에 따라 제 2 스위칭 유로부등의 스위칭 밸브를 제어하되, 제 1 추출컬럼을 포함하는 제 1 그룹으로부터의 추출액은 제 1 농축챔버로 유도하고 제 2 추출컬럼을 포함하는 제 2 그룹으로부터의 추출액은 제 2 농축챔버로 유도한다. 예를 들어 추출컬럼어레의 추출컬럼은 2개의 그룹으로 나누어지고 농축챔버는 그룹별로 할당하여 추출액이 저장되고 농축되게 한다.
컬럼대응 할당모드에서 제 1 타임슬롯동안 제 1 그룹(제 1 추출컬럼)에서 추출이 진행되고 제 1 농축챔버는 제 1 그룹(제 1 추출컬럼)으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 그동안 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 한다. 또한, 제 2 타임슬롯동안 제 2 그룹(제 2 추출컬럼)에서 추출이 진행되고 제 2 농축챔버는 제 2 그룹(제 2 추출컬럼)으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 한다. 그리고 제어반(41)의 제어에 따라 이러한 제 1 타임슬롯 및 제 2 타임슬롯은 교번하여 실행되도록 한다.
그리고 제 1 타임슬롯동안 제 1 그룹에서의 추출이 진행될 때 제 2 그룹의 추출컬럼에는 분쇄된 천연물이 충진되는 작업이 수행될 수 있으며, 제 2 타임슬롯동안 제 2 그룹에서의 추출이 진행될 때 제 1 그룹의 추출컬럼에는 분쇄된 천연물이 충진되는 작업이 수행될 수 있다.
상기한 추출은 단일 방식에 의한 추출일수도 있지만, 전술한 바와 같이 저온수 추출과 고온수 추출(스팀 추출)이 연속하여 수행되는 것일 수 있다. 용량 분할된 복수의 추출컬럼 및 농축챔버와 스위칭 유로부를 구비하고 그룹별(컬럼별)로 추출과 충진 및 농축을 교번하여 시행할 수 있다.
그리고, 온도대응 할당모드는 저온 추출에 의해 제 1 그룹 및 제 2 그룹 모두의 추출컬럼으로부터 추출액을 얻고 이를 제 1 농축챔버로 유도하며 고온 추출에 의한 제 1 그룹 및 제 2 그룹 모두의 추출컬럼으로부터 추출액을 얻고 이를 제 2 농축챔버로 유도하는데, 추출 온도별로(추출범위별로 또는 추출성분별로) 농축 챔버를 대응시킨다. 온도대응 할당모드에서는 추출온도별로 서로 다른 농축챔버에 추출액을 저장하고 후속 농축을 진행한다.
온도대응 할당모드에서, 제 1 타임슬롯동안 제 1 그룹(제 1 추출컬럼) 및 제 2 그룹(제 2 추출컬럼) 모두에서 저온 추출이 동시 진행되고 제 1 농축챔버는 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 하며, 제 2 타임슬롯동안 제 1 그룹 및 제 2 그룹 모두에서 고온 추출(고온수 추출/스팀 추출)이 동시 진행되고 제 2 농축챔버는 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로부터의 추출액 흐름을 유입시키며 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 한다. 이와 같이 제 1 타임슬롯 및 제 2 타임슬롯이 교번하여 실행되도록 한다.
이와 같이 온도대응 할당모드에 의하면 농축챔버별로 서로 다른 추출 온도(저온/고온)에서 추출된 추출액과 그에 따른 유효성분을 분리하여 얻을 수 있다. 이에 따라 저온 추출에서 얻을 수 있는 유효성분과 고온 추출에서 얻을 수 있는 유효성분을 각각 다른 용처에 이용하고자 하는 경우, 저온 추출액에 대한 농축조건과 고온 추출액에 대한 농축조건을 달리 제어하고자 하는 경우 등의 경우에 온도대응 할당모드가 선호될 수 있다. 특히 휘발성이 강한 저온 추출액을 별도의 농축 조건에서 농축할 때, 또는 저온 추출액속의 유효성분이 물보다 먼저 기화할 때 이를 응축하여 얻고자 할 때 등에 있어서 유효하다.
본 발명의 일 특징에 따르면 제어반(41)은 운용자의 명령에 따라 컬럼대응 할당모드 및 온도대응 할당모드를 포함하는 2이상의 운전 모드중 하나가 선택되어 운전을 제어하는 데, 천연물의 종류, 추출할 유효성분의 범위 및 유효성분의 용처에 따라, 또한 농축조건의 최적화 등을 위하여 운용자가 적절히 선택할 수 있는 선택지를 제공하여 하나의 추출 및 농축 시스템으로써 가변 적용할 수 있으며 아울러 고효율을 유지할 수 있는 장점이 있다.
10 : 추출컬럼어레이 11,12,13,14 : 추출컬럼
20, 30 : 농축챔버 21,31 : 초음파발생기
22,24,34 : 모터 23,33,25,35 : 스크류
41 : 제어반 42 : 냉각 콘덴서
43 : 진공펌프 44 : 응축수탱크
51 : 상온수 압력탱크 52 : 고온수 압력탱크
61 : 스팀공급기 62 : 온수 열교환기
63 : 공기 열교환기 71 : 제 1 스위칭 유로부
72 : 제 2 스위칭 유료부

Claims (10)

  1. 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이;
    제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍;
    복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부;
    상기 복수의 스위칭 밸브를 제어함으로써, 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼과 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버 사이에서 유로를 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 상온수를 공급하기 위한 상온수 압력탱크;
    상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 고온수를 공급하기 위한 고온수 압력탱크;
    상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로 스팀을 공급하기 위한 스팀공급기;를 포함하며,
    상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에 충진된 천연물에 대하여 상온수로써 1차 추출을 진행한 후, 고온수 및 스팀을 순차적으로 공급하거나 고온수 또는 스팀 중에서 선택된 것을 순차 공급함으로써 2차 추출을 진행하는 것을 특징으로 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    에어 컴프레셔에서 압축된 공기를 가열하는 공기 열교환기;를 추가로 구비하며,
    상기 2차 추출을 수행한 후, 상기 공기 열교환기로부터의 고온 공기를 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에 공급하여 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼내의 추출액을 밀어내는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  4. 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이;
    제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍;
    복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부;
    상기 복수의 스위칭 밸브를 제어하되, 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 컬럼대응 할당모드로 운전되게 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  5. 제 1 추출컬럼 및 제 2 추출컬럼을 포함하는 복수의 추출컴럼을 구비하는 추출컬럼어레이;
    제 1 농축챔버 및 제 2 농축챔버를 포함하는 2개의 농축챔버를 구비하는 농축챔버쌍;
    복수의 스위칭 밸브를 포함하며, 적어도 상기 제 1 추출챔버 및 상기 제 2 추출챔버의 배출구와 상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 유입구 사이에 스위칭 가능한 유로를 구성하는 스위칭 유로부;
    상기 복수의 스위칭 밸브를 제어하되, 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 컬럼대응 할당모드와, 저온 추출에 의해 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액은 상기 제 1 농축챔버로 유도하고 고온 추출에 의해 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로의 추출액은 상기 제 2 농축챔버로 유도하는 온도대응 할당모드를 포함하는 복수의 운전 모드중 하나가 선택되어 운전을 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 컬럼대응 할당모드에서,
    제 1 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼에서 추출이 진행되고 상기 제 1 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 하며,
    제 2 타임슬롯동안 상기 제 2 추출컬럼에서 추출이 진행되고 상기 제 2 농축챔버는 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 하며,
    상기 제 1 타임슬롯 및 상기 제 2 타임슬롯이 교번하여 실행되도록 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 타임슬롯동안 상기 제 2 추출컬럼에 분쇄된 천연물이 충진되며,
    상기 제 2 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼에 분쇄된 천연물이 충진되는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도대응 할당모드에서,
    제 1 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에서 저온 추출이 동시 진행되고 상기 제 1 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 2 농축챔버에서는 농축이 진행되도록 하며,
    제 2 타임슬롯동안 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼에서 고온 추출이 동시 진행되고 상기 제 2 농축챔버는 상기 제 1 추출컬럼 및 상기 제 2 추출컬럼으로부터의 추출액 흐름을 유입시키고, 상기 제 1 농축챔버에서 농축이 진행되도록 하며,
    상기 제 1 타임슬롯 및 상기 제 2 타임슬롯이 교번하여 실행되도록 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  9. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버는,
    양단이 폐쇄되고 수평방향으로 길게 연장되는 튜브 형상인 것을 특징으로 하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
  10. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 농축챔버 및 상기 제 2 농축챔버의 저면에는 초음파를 발생시켜 기화를 촉진하고 균질화 및 살균을 수행하는 초음파 발생기를 구비하는,
    연속식 추출 및 농축 시스템.
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