KR102346968B1 - 진공농축작업시 자주 발생되는 액상 역류를 방지하는 진공 농축 시스템 - Google Patents

진공농축작업시 자주 발생되는 액상 역류를 방지하는 진공 농축 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 진공 농축 시스템은 본체부와 커버부를 포함하고 대상 물질을 진공 상태에서 가열하여 농축하는 농축용기, 상기 농축 용기에 열을 제공하여 가열하는 열판기, 상기 농축 용기에 진공을 제공하는 진공 펌프, 상기 농축용기의 커버부의 상부에 위치하고, 상기 농축용기 내의 상기 대상 물질의 역류를 방지하는 역류 방지관, 부력에 의하여 상기 대상 물질로부터 뜨는 구조로 형성되며, 적어도 하나 이상의 중공을 포함하는 역류 방지볼, 상기 농축 용기로부터 가열된 증기를 회수하는 회수용기 및 상기 역류 방지관으로부터 증기를 상기 회수용기로 전달하는 회수관을 포함한다.

Description

진공농축작업시 자주 발생되는 액상 역류를 방지하는 진공 농축 시스템 { Vacuum concentration system to prevent backflow }
본 발명은 역류를 방지하는 진공 농축 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 진공 또는 저압 농축 방식은 낮은 온도에서 대상 물질을 추출할 수 있어, 고온에 의한 파괴 없이 원하는 물질을 농축할 수 있는 방법으로 사용되어 오고 있다. 대기압보다 낮은 환경이기에, 대상 물질로부터 100도씨 미만의 낮은 온도에서 수증기를 발생시키고, 이렇게 발생된 수증기를 냉각하여, 다시 물을 회수하는 원리로 농축이 이루어 진다.
하지만, 진공 또는 저압 농축 방식에 있어, 대상 물질이 끓어오를 때에, 기포가 발생하고, 이로 인해 순수한 수증기 뿐 아니라 대상 물질을 포함하는 액상 상태의 물질들이 역류하여 순수한 수증기만이 통과하여야 하는 회수관으로 대상 물질이 역이동하는 현상이 발생한다.
이를 농축 과정에서 발생되는 액상의 역류현상이라고 하며, 이것은 대상 물질이 외부로 유출되는 것이므로, 농축하는 과정에서 발생되지 않아야 한다. 순수한 물 만을 제거하여 대상 물질을 더욱 높은 농도로 농축하여야 하는데, 이렇게 고온으로 인해 기포 상태의 대상 물질이 넘어가게 되면 농축 과정이 잘 진행되기 어려우며 또 한 고품질의 제품을 생산하기도 어렵다.
이를 방지하기 위한 방법으로, 열판 온도를 낮추고 최대한 오랜 시간을 들여 농축하는 방법이 있다. 이것은 장시간의 제조시간이 필요하며, 상대적으로 추출용기를 매우 크게 준비하여야 한다. 이러한 방법은 제작상의 많은 단점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로써, 본 발명의 목적은 진공 농축 시에 대상 물질의 역류를 방지하는 진공 농축 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에서 제공하는 진공 농축 시스템은 본체부와 커버부를 포함하고 대상 물질을 진공 상태에서 가열하여 농축하는 농축용기, 상기 농축 용기에 열을 제공하여 가열하는 열판기, 상기 농축 용기에 진공을 제공하는 진공 펌프, 상기 농축용기의 커버부의 상부에 위치하고, 상기 농축용기 내의 상기 대상 물질의 역류를 방지하는 역류 방지관, 부력에 의하여 상기 대상 물질로부터 뜨는 구조로 형성되며, 적어도 하나 이상의 중공을 포함하는 역류 방지볼, 상기 농축 용기로부터 가열된 증기를 회수하는 회수용기 및 상기 역류 방지관으로부터 증기를 상기 회수용기로 전달하는 회수관을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 역류 방지관은 상기 농축용기의 커버부의 상부를 일단이라고 할 때에, 상기 일단의 반대편인 타단으로 갈수록 더 좁은 폭을 가지는 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 역류 방지관의 말단부는 상기 역류 방지 볼이 상승하여 밀착 되었을 때에도 증기압을 전달할 수 있도록 적어도 하나 이상의 진공압 전달 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 역류 방지관의 상부 와 말단부는 톱니 모양으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 역류 방지관의 말단부는 상기 역류 방지 볼을 홀딩하는 적어도 하나 이상의 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 농축 용기의 커버부는 상기 농축용기의 본체부와 결합하는 지점에서부터 상기 역류 방지관과 결합하는 지점까지 절단면의 면적이 점차 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 농축용기의 내측 상부에는 복수개의 거품 방지망이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 거품 방지망은 여러 개의 층으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 거품 방지망의 복수개의 매쉬 밀도는 상부로 갈수록 조밀한 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 거품 방지망은 상부 진공라인과 연결된 구조로 형성된 제1 거품 방지망, 1단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제2 거품 방지망 및 2단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제3 거품 방지망을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 역류 방지관 내에 포함되는 역류 방지볼 과 연동시킨 상.하 블록구조물을 이용하여 진공 펌프로부터 형성되는 진공 상태를 막힘없이 연속적으로 제공할 수 있어, 농축 과정을 더욱 효과적으로 진행할 수 있다.
특히, 다양한 구조의 역류 방지관의 말단부로 인해 역류 방지볼이 최 상단에 머무르는 경우에도 별도의 진공압 전달 유로들을 통해서 진공을 제공한다. 또한 이 과정에서 역류 방지볼 내에 있는 중공을 통하여서도 진공이 제공되기 때문에, 진공 상태를 지속적으로 유지하면서도 역류를 방지할 수 있다.
또한, 3중으로 형성된 거품 방지막을 통하여 대상 물질이 기포로 변화하여 끓어 넘치며 역류하는 것을 사전에 차단시키는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역류를 방지하는 진공 농축 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 진공 농축 시스템의 농축 용기의 커버부를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류 방지관을 나타내는 측면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류 방지관을 나타내는 도면들이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류 방지 볼을 나타내는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 농축 시스템의 농축 용기의 커버부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 농축 용기의 커버부 중 일부를 나타내는 A부분을 확대한 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
역류를 방지하는 진공 농축 시스템의 구성 및 구동
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역류를 방지하는 진공 농축 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 농축 시스템은 본체부(110)와 커버부(120)를 포함하고 대상 물질을 진공 상태에서 가열하여 농축하는 농축용기(100), 농축 용기(100)에 열을 제공하여 가열하는 열판기(300), 농축 용기에 진공을 제공하는 진공 펌프(510)를 포함한다.
또한 진공 농축 시스템은 농축용기(100)의 커버부(120)의 상부에 위치하고, 농축용기의 상부에서 역류 방지관(220) 및 역류 방지관(220) 내에 위치하여, 적어도 하나 이상의 중공을 포함하는 역류 방지볼(210)을 포함한다.
또한, 진공 농축 시스템은 농축 용기(100)로부터 가열된 증기를 회수하는 회수용기(400) 및 역류 방지관(220)으로부터 증기를 회수용기(400)로 전달하는 회수관(610)을 포함한다. 추가적으로 회수관(610)의 개폐를 담당하는 제어밸브(520)가 설치될 수 있다.
진공 펌프(510)는 농축용기(100) 내를 진공 상태로 유지하면서, 동시에 열판기(300)에서 농축용기(100)를 가열한다. 이 때에 농축 용기(100)의 본체부(110) 내는 진공 상태에서 가열되므로, 일반적인 물의 끓는 점보다 낮은 온도에서 끓게 된다.
이 때에는 농축 용기(100) 내의 대상 물질에 포함된 수분은 증기로 가열되어 상기 회수관(610)을 통하여 회수 용기(400)로 전달된다. 증기는 냉각되어 회수용기(400) 내에서는 다시 액상으로 변화하며, 순수한 물이 추출되어 회수 용기(400)에 저장된다. 이로써, 농축 용기(100) 내에 있는 대상 물질은 보다 농축된 상태가 된다.
진공압 상태에서 초기에 자주 발생되는 액상의 역류현상 제어방법
도 2는 도 1의 실시예에 따른 진공 농축 시스템의 농축 용기의 커버부를 나타내는 단면도이다. 도 3a 및 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류 방지관을 나타내는 측면도이다. 도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류 방지관을 나타내는 도면들이다.
도 2를 먼저 참조하면, 농축 용기(100) 상부에 회수관(610)이 연결되는 입구에 역류 방지볼(210)과 역류 방지관(220)을 설치한다. 만일 농축 용기(100) 내부에서 역류 현상이 발생되면, 역류 방지볼(210)을 밀어 올려, 회수관(610)을 막아서 안정될 때까지 역류 현상을 방지하고, 압력이 떨어지면 자동적으로 역류 방지볼(210)이 함께 떨어지면서 농축을 진행한다.
이때에 역류 방지볼(210)이 회수관(610) 전체를 막는 경우 진공펌프(510)가 생성하는 진공 상태를 방해하므로, 이를 방지하기 위해 특수한 구조를 형성시킨다.
도 3a 내지 도 3b 을 참조하면, 역류 방지볼(210)이 상승함에 따라, 역류 방지관(220)이 완전히 폐쇄되지 않도록 역류 방지관(220) 에 진공압 전달 유로(230)를 더 포함한다. 역류 방지관(220)의 말단부는 역류 방지볼(210)이 상승하여 밀착 되었을 때에도 증기압을 전달할 수 있도록 적어도 하나 이상의 진공압 전달 유로(230)를 더 포함한다.
이러한 진공압 전달 유로(230)는 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 역류 방지관(220)은 상.하부 일자형의 구조를 채택하고,, 역류 방지관(220)의 상부와 말단부에는 톱니 모양으로 형성하여, 역류 방지볼(210)이 역류 방지관(220)의 최상부로 밀려 올라갈 때에도 역류 방지볼(210)과 역류 방지관(220) 사이의 틈(230)이 발생되도록 한다.
역류 방지관(220)의 말단부는 반드시 톱니 모양으로 형성될 필요는 없으며, 역류 방지볼(210)이 더 이상 상승하지 못하도록 고정하고, 진공압 전달 유로(230)를 형성할 수 있도록 삼각형, 사다리꼴, 직사각형 구조 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 역류 방지관(220)은 반드시 일자형을 유지하여야 역류방지 볼과 진공압이 한 쪽에 고정되어 갖히지 않고 상.하부로 원화하게 소통되는 구조를 가지며,, 상부로 밀려 올라간 상태에서 더 이상 상승하지 않고, 밀착된 상태에서 틈(230)이 발생되기만 하면 되므로, 역류 방지관(220)은 같은 폭으로 형성될 수도 있다. 이러한 실시예는 도 3b에서 도시 된다.
또한, 도 3c 및 도 4a, 도 4b를 참조하면, 역류 방지관(220)의 말단부는 폐쇄형으로 형성되고, 중심부를 향하여 복수개의 홀딩부(240)가 형성되는 구조를 채택할 수 있다.
구체적으로 도 4a 및 4를 참조하면, 역류 방지관(220)의 말단부는 측벽의 직각 방향으로 복수개의 홀딩부(240)를 가진다. 홀딩부(240)는 앞서의 도 3a의 실시예에서 설명했던 것과 마찬가지로, 진공압 전달 유로(230)를 형성할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 톱니 모양의 삼각형 이외에도, 사다리꼴이나 직육면체 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 홀딩부(240)는 역류 방지볼(210)이 더 이상 상승하는 것을 막음과 동시에, 역류 방지볼(210)과 홀딩부(240) 사이에 형성되는 틈인 진공압 전달 유로(230)를 통하여 진공압을 유지시킬 수 있다.
또한, 이러한 홀딩부(240)는 역류 방지관(220)의 상부와 하부에 동시에 형성하여, 역류 방지볼(210)이 역류 방지관(220) 내에서만 머물도록 형성시킬 수 있다. 이로써, 역류 방지관(220) 상하 라인에 역류 방지볼(210)이 안착되는 구조를 가지며, 진공압은 계속 유지되면서, 액상 역류를 제어할 수 있게 된다. 따라서, 안정적인 추출 과정이 진행된다.
역류 방지 볼의 구조
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역류 방지 볼을 나타내는 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 역류 방지볼(210)은 적어도 하나 이상의 중공(215)을 포함한다. 이것은 역류 방지볼(210)이 상승하여, 역류 방지관(220)의 상부에 안착될 때에, 진공 펌프(510)에 의해 형성되는 진공압을 전달할 수 있는 통로를 제공한다.
진공압 전달 유로(230)에 의해 진공압이 전달되는 것에 더하여, 중공(215)을 통하여 추가적으로 진공압이 전달되도록 한다. 이러한 중공(215)은 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 도 5b에서 도시된 바와 같이 2개 이상의 중공(215)이 형성될 수 있다.
역류 방지볼(210)은 추출이 진행되는 대상 물질에 대해서 부력이 작용할 수 있는 구조로 형성된다. 따라서 역류 방지볼(210)은 비중이 낮은 물질로 형성되거나 내부에 다수의 기포를 포함하거나, 내부가 빈 구조로 형성되어, 대상 물질이 역류하는 경우 부력에 의해 상부로 밀려 올라갈 수 있는 구조로 형성되어야 한다.
거품방지 역류망 장치 구조물
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 농축 시스템의 농축 용기의 커버부를 나타내는 단면도이다. 도 7은 도 6의 농축 용기의 커버부 중 일부를 나타내는 A부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 역류 방지관(220) 하단과 농축용기의 내측 상부에 복수개의 거품 방지망(131, 132, 133)이 형성된다. 동시에, 농축 용기(100)의 커버부(120)는 농축용기(100)의 본체부(110)와 결합하는 지점에서부터 역류 방지관(220)과 결합하는 지점까지 절단면의 면적이 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
대상 물질의 거품이 형성되더라도 상기 거품 방지망(131, 132, 133)을 통과하면서, 거품이 제거되고, 이러한 대상 물질의 역류가 역류 방지관(220) 쪽으로 집중될 수 있도록, 농축용기(110)의 커버부(120)는 점차 그 폭이 좁아지는 구조로 형성된다.
도 7을 참조하면, 이러한 복수개의 거품 방지망(131, 132, 133)은 여러 개의 층으로 형성될 수 있다. 또한, 거품 방지망(131, 132, 133)의 복수개의 매쉬 밀도는 상부로 갈수록 조밀하게 형성될 수 있다. 이것은 하부층에서 순차적으로 거품을 제거하여 효과적으로 대상 물질의 거품을 제거하기 위함이다.
거품 방지망은 상부 진공라인과 연결된 구조로 형성된 제1 거품 방지망(133), 1단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제2 거품 방지망(132) 및 2단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제3 거품 방지망(131)을 포함할 수 있다.
거품 방지망은 커버부(110) 내에 형성되며, 제1 거품 방지망(133)의 메쉬가 가장 크며, 예를 들어 80 메쉬의 조밀도로 형성될 수 있다. 제2 거품 방지망(132)는 상기 제1 거품 방지망(132) 보다 더 조밀한 메쉬로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 60메쉬의 조밀도로 형성될 수 있다. 제3 거품 방지망(131)은 최상단에 형성되며, 가장 조밀한 조밀도로 형성될 수 있고, 예를 들어, 40 메쉬의 조밀도를 가질 수 있다.
이를 통해, 진공라인 도달하기 전 대상 물질이 끓여지는 동안 발생되는 거품을 제거할 수 있으며, 보다 효과적으로 진공 상태를 유지하면서, 농축 과정을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 농축용기
110 : 본체부
120 : 커버부
210 : 역류 방지볼
215 : 중공
220 : 역류 방지관
230 : 진공압 전달 유로
240 : 홀딩부
300 : 열판기
400 : 회수 용기
510 : 진공 펌프
610 : 회수관

Claims (10)

  1. 본체부와 커버부를 포함하고 대상 물질을 진공 상태에서 가열하여 농축하는 농축용기;
    상기 농축 용기에 열을 제공하여 가열하는 열판기;
    상기 농축 용기에 진공을 제공하는 진공 펌프;
    상기 농축용기의 커버부의 상부에 위치하고, 상기 농축용기 내의 상기 대상 물질의 역류를 방지하는 역류 방지관;
    부력에 의하여 상기 대상 물질로부터 뜨는 구조로 형성되며, 적어도 하나 이상의 중공을 포함하는 역류 방지볼;
    상기 농축 용기로부터 가열된 증기를 회수하는 회수용기; 및
    상기 역류 방지관으로부터 증기를 상기 회수용기로 전달하는 회수관;
    을 포함하고,

    상기 농축용기의 내측 상부에는 복수개의 거품 방지망이 형성되고,
    상기 거품 방지망의 복수개의 매쉬 밀도는 상부로 갈수록 조밀한 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역류 방지관은 상기 농축용기의 커버부의 상부를 일단이라고 할 때에, 상기 일단의 반대편인 타단으로 갈수록 더 좁은 폭을 가지는 진공 농축 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 역류 방지관의 말단부는 상기 역류 방지 볼이 상승하여 밀착 되었을 때에도 증기압을 전달할 수 있도록 적어도 하나 이상의 진공압 전달 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 역류 방지관의 상부 와 말단부는 톱니 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 역류 방지관의 말단부는 상기 역류 방지 볼을 홀딩하는 적어도 하나 이상의 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축 용기의 커버부는 상기 농축용기의 본체부와 결합하는 지점에서부터 상기 역류 방지관과 결합하는 지점까지 절단면의 면적이 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 거품 방지망은 여러 개의 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 거품 방지망은 상부 진공라인과 연결된 구조로 형성된 제1 거품 방지망;
    1단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제2 거품 방지망; 및
    2단계 거품 제거 라인과 연결된 구조로 형성되는 제3 거품 방지망을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 농축 시스템.
KR1020200175106A 2020-12-15 2020-12-15 진공농축작업시 자주 발생되는 액상 역류를 방지하는 진공 농축 시스템 KR102346968B1 (ko)

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