KR102351080B1 - 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터와 초음파 발생기가 구비된 추출드럼에 대마성분과 공용매를 투입한 후 가열과 함께 초음파 처리를 하는 초음파 추출단계; 및 상기 초음파 추출단계에서 추출된 1차 추출물에 이산화탄소 용매를 혼입하여 소정 범위의 압력에서 초임계 이산화탄소화를 진행하는 초임계 추출단계를 포함하여, 대마류(씨, 잎 등) 또는 대마 관련 폐기물로부터 칸나비디올(cannabidiol, CBD) 등의 유효성분을 안정적으로 다량 추출할 수 있고, 각 물질의 생화학적 특성을 그대로 유지하면서 신체에 유해한 유기용매를 사용하지 않아 추출물의 신뢰성을 높일 수 있는 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터와 초음파 발생기가 구비된 추출드럼에 대마성분과 공용매를 투입한 후 가열과 함께 초음파 처리를 하는 초음파 추출단계; 및 상기 초음파 추출단계에서 추출된 1차 추출물에 이산화탄소 용매를 혼입하여 소정 범위의 압력에서 초임계 이산화탄소화를 진행하는 초임계 추출단계를 포함하여, 대마류(씨, 잎 등) 또는 대마 관련 폐기물로부터 칸나비디올(cannabidiol, CBD) 등의 유효성분을 안정적으로 다량 추출할 수 있고, 각 물질의 생화학적 특성을 그대로 유지하면서 신체에 유해한 유기용매를 사용하지 않아 추출물의 신뢰성을 높일 수 있는 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치에 관한 것이다.
식품 관련 추출은 열수 추출방법, 스팀 증류법, 고온 용매추출법 등 전통적인 추출방법이 사용되어 왔으며, 최근에는 초임계유체추출방법, 감마선 조사에 의한 추출방법, 고압처리 및 고전압 펄스 전기장을 이용한 추출방법, 초음파 추출방법 등이 새로운 추출기술로 연구 및 개발되어 실용화되고 있다.
한편 칸나비디올(cannabidiol, 이하 CBD로 통칭함.)은 대마 성분 의약품으로써, 대체할 치료제가 없는 희귀, 난치성인 뇌전증, 다발성경화증과 같은 당양한 질환을 치료하기 위해 제약 및 영양학적으로 응용할 수 있으며, 이러한 CBD는 증류, 용매 추출, 속슬렛(Soxhlet) 추출, 침연 및 초음파 처리와 같은 기존의 추출방법에 의존해왔다.
그런데 기존의 CBD 추출방법은 추출에 오랜 시간이 걸리고 다량의 유기 용매를 사용해야 하는 단점이 있다.
이에 최근에는 초음파 보조 추출, 초임계 추출, 가압 온수 추출 등과 같이 상기한 새로운 추출방법을 적용하여 CBD를 추출하려 시도하고 있으며, 이러한 추출법은 타켓 물질의 자분해 감소, 추가 시료 세척의 최소화, 유기 용매의 소비 감소, 추출 효율성 및 자동화의 용이성 측면에서 기존의 추출방법보다 더 유리한 장점이 있다.
그런데 각 추출법은 비용 대비 추출률이 매우 낮기 때문에 효율성이 떨어지는 단점이 있다.
참고로, 이와 관련된 종래기술로써, 등록특허 제10-0623003호, 공개특허 제10-2017-0067698호 등이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
대마류(씨, 잎 등) 또는 대마 관련 폐기물로부터 칸나비디올(cannabidiol, CBD) 등의 유효성분을 안정적으로 다량 추출할 수 있고, 각 물질의 생화학적 특성을 그대로 유지하면서 신체에 유해한 유기용매를 사용하지 않아 추출물의 신뢰성을 높일 수 있는 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법은,
히터와 초음파 발생기가 구비된 추출드럼에 대마성분과 공용매를 투입한 후 가열과 함께 초음파 처리를 하는 초음파 추출단계; 및
상기 초음파 추출단계에서 추출된 1차 추출물에 이산화탄소 용매를 혼입하여 소정 범위의 압력에서 초임계 이산화탄소화를 진행하는 초임계 추출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법은,
상기 초음파 추출단계에서, 상기 초음파 발생기는 10~200KHz의 파장을 발하고, 상기 히터는 상기 추출드럼을 40~85℃로 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법은,
상기 초음파 추출단계에서, 상기 추출드럼은 상기 초음파 발생기가 연결된 복수개의 진동자를 갖되, 진동자들을 통해 2종 이상의 파장을 발하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명에 따른 대마추출용 고효율 추출장치는,
상기 추출공법을 위한 추출장치로,
히터, 초음파 발생기, 가압장치가 구비된 추출드럼과,
추출이 완료된 추출물을 여과하기 위한 여과망과, 상기 여과망에서 필터링되어 배출되는 추출물이 저장되는 저장부와, 상기 여과망 내의 혼합물을 압착하기 위한 압착기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치는, 초음파 및 초임계 추출방식을 연계하여 CBD 등과 같은 유효물질 각각의 생화학적 특성을 그대로 유지하면서 유효물질을 안정적으로 대량 추출할 수 있으며, 신체에 유해한 유기 용매를 사용하지 않다 추출물의 신뢰성을 높일 수 있고, 특히 최적의 조건에서 초음파 및 초임계 추출방식 연계하여 이루어져 최고의 효율로 추출물을 추출하여 생산할 수 있고,
장치를 소형화시키면서 저전력으로 본 발명의 추출공법을 구현하여 CBD 등과 같은 유효물질을 쉽게 추출하여 생산 및 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 추출공법을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 추출장치를 개략적으로 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 교반 보조수단을 개략적으로 도시한 요부 정면도 및 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 추출장치를 개략적으로 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 교반 보조수단을 개략적으로 도시한 요부 정면도 및 평면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 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.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.
이하에서는 본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 따른 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법은,
히터와 초음파 발생기(11)가 구비된 추출드럼(D)에 대마성분과 공용매를 투입한 후 가열과 함께 초음파 처리를 하는 초음파 추출단계; 및
상기 초음파 추출단계에서 추출된 1차 추출물에 이산화탄소 용매를 혼입하여 소정 범위의 압력에서 초임계 이산화탄소화를 진행하는 초임계 추출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 추출공법을 위한 장치를 개략적으로 도시한 구성도로써, 이를 참고하여 보다 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 추출드럼(D)에 투입되는 대마성분은 대마 잎, 대마 씨 등의 대마 부속물, 또는 대마가 포함된 관례 폐기물 등, CBD 추출이 가능한 대마성분을 포함하면 족하고 그 종류에 제한이 없으며, 상기 추출드럼(D)에 투입되기 전 0.1~3mm의 입자 크기를 갖는 시료로 분쇄되어 투입된다.
상기 추출드럼(D)은 초음파 반응조(10)와 초임계 추출조(20)로 이원화되어 구성되며, 상기 초음파 반응조(10)와 초임계 추출조(20)는 펌프가 설치된 배출라인(15)으로 연결되어, 상기 초음파 반응조(10)에서 추출된 1차 추출물이 상기 초임계 추출조(20)로 이송되게 한다.
상기 초음파 반응조(10)는 일종의 압력, 가온 챔버로써, 개구부를 개폐하는 뚜껑(12)을 포함한다.
상기 초음파 반응조(10)는 펌프가 설치된 공급라인(14)으로 공용매 탱크(16)가 연결되어 있어, 상기 초음파 추출단계에서 공용매를 상기 초음파 반응조(10)로 공급하여 대마성분과 공용매가 혼합되게 한다.
이때 상기 공용매는 클로로포름, 에탄올, 메탄올, 물, 에틸아세테이트, 헥산, 톨루엔, 디에틸에테르 등으로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 초음파 추출단계에서 상기 초음파 반응조(10)로 대마성분을 포함한 투입 시료의 3~10배수 용량을 갖도록 공급된다.
아울러 상기 추출드럼(D)에는 도면에 도시되지 않은 히터가 내장 또는 연결되어 있어 상기 초음파 반응조(10) 및 상기 초임계 추출조(20)를 개별 또는 동시에 가열하며, 이때 상기 초음파 추출단계에서 상기 히터는 상기 추출드럼(D)을 40~85℃로 가열, 유지되게 한다.
또한 상기 초음파 반응조(10)에는 컴프레서 등의 가압장치가 연결되어, 초음파 반응조(10) 내부를 300~800 bar 범위의 압력으로 가압, 유지되게 한다.
상기 히터로 상기 추출드럼(D)을 40~85℃로 가열, 유지되게 하는 이유는, 일반 1기압에서 batch 방식으로 추출 실험을 한 결과 50~75℃ 범위에서 CBD의 추출율이 가장 좋은 것에 기인한 것으로, 해당 온도에서 ±10℃ 오차를 감안하여 설정하였으며, 85℃ 이상의 고온으로 가열 시 변성 위험성을 고려하였다.
또한 상기 초음파 반응조(10)의 측벽부에는 초음파 발생기(11)와 연결된 복수개(대략 2~10개)의 진동자(11a)가 내측으로 돌출되게 결합되어 있다.
상기 진동자(11a)는 복수개가 초음파 반응조(10)의 둘레방향으로 병행 배열되어 설치되며, 이때 상기 초음파 추출단계의 초음파 발생기(11)는 10~200KHz의 파장을 발하여, 진동자(11a)를 통해 초음파 추출이 이루어지게 한다.
특히 상기 초음파 발생기(11)는 진동자(11a)들을 통해 2종 이상의 파장을 발하게 한다.
여기서 2종 이상의 파장을 발한다는 개념은 각 진동자(11a)에 연결된 초음파 발생기(11) 각각이 2종 이상으로 서로 다른 파장을 계속 발하는 것과, 초음파 발생기(11)가 각 진동자(11a)의 진동주파수를 2종 이상으로 변경하게 제어되는 것을 포괄하는 개념이다.
이는 진동주파수가 낮을수록 진동에 의한 파괴력이 약해지는 반면에, 주파수가 높을수록 분산, 침투 효과가 증대되는 것에 기인한 것으로, 서로 다른 파장의 고주파 및 저주파를 발생시켜 상기 초음파 추출단계에서의 종합적인 추출 효율을 높인다.
그리고 상기 뚜껑(12)에는 모터(미도시)가 내장되고, 뚜껑(12) 하부로 상기 모터(미도시)에 의해 회전하는 회전축(13a)을 통해 교반 패들(13)이 연결되어, 상기 교반 패들(13)이 상기 초음파 반응조(10) 내부로 삽입된 상태에서 상기 모터에 의해 회전하면서 대마성분과 공용매의 혼합물을 교반하면서 추출이 이루어지게 한다.
다음으로 본 발명은 상기 초음파 추출단계에 이어서 순차적으로 또는 상기 초음파 추출단계와 병행하여 상기 초임계 추출단계가 실시된다.
상기 초임계 추출조(20)는 일종의 밀폐, 가온 챔버로써, 상기 초음파 반응조(10)와 배출라인(15)으로 연결되어, 상기 초음파 추출단계 완료 후 또는 추출 중에 상기 초음파 반응조(10)에서 배출되는 1차 추출물이 상기 초임계 추출조(20)로 투입, 공급된다.
이때 상기 배출라인(15)에는 도면에 도시되지 않은 중간 처리수단이 구비되어, 필요 시 초임계 추출 전 1차 추출물에 대한 여과, 농축, 건조 등의 작업이 선행되게 할 수 있다.
그리고 상기 초임계 추출조(20)는, 펌프가 설치된 순환라인(21)을 통해 액체 이산화탄소 탱크(22)와, 감압 조절기(23)와, 이산화탄소 분리조(24)가 연결되어 이산화탄소 용매 순환수단을 구성하여, 상기 초임계 추출단계가 진행된다.
상기 초임계 추출단계에서, 상기 액체 이산화탄소 탱크(22)에 저장된 액체 이산화탄소는 펌프를 통해 상기 초임계 추출조(20)로 공급되어 1차 추출물과 혼합되는데, 이때 상기 배출라인(15)을 통해 상기 이산화탄소 용매 외에 상기 초음파 추출단계에서 혼합된 공용매가 상기 초임계 추출조(20)로 함께 투입되어 혼합될 수 있으며, 초임계 추출단계에서 투입되는 공용매는 총 용매 중 이산화탄소 용매를 제외하고 총 중량의 0~30% 중량으로 투입될 수 있다.
또한 상기 초임계 추출단계에서 상기 초임계 추출조(20)의 온도는 히터를 통해 40~85℃로 가열, 유지되며, 상기 초임계 추출조(20)로 투입된 이산화탄소 용매 또는 도면에 도시되지 않은 별도의 가압기를 통해 초임계 추출조(20)의 내부가 300~800bar 범위의 압력으로 유지되게 한다.
상기 감압 조절기(23)는 상기 초임계 추출조(20)에서 추출된 2차 추출물의 압력을 감압시켜 상기 이산화탄소 분리조(24)로 공급하며,
상기 이산화탄소 분리조(24)는 도면에 도시되지 않은 별도의 저장탱크와 같은 저장부가 연결되어, 상기 이산화탄소 분리조(24)의 2차 추출물에서 CBD 등의 유효 성분 물질과 이산화탄소를 분리하여, 유효 성분 물질이 상기 저장부로 저장되게 하고, 분리된 이산환탄소 용매는 상기 액체 이산화탄소 탱크(22)로 저장되게 한다.
이때 초임계 추출단계는 총 30~120분 진행되며, 추출 중 2차 추출물이 상기 이산화탄소 분리조(24)로 공급된 후, 분리된 이산화탄소 용매가 상기 액체 이산화탄소 탱크(22)로 이동한 후 손실된 액체 이산화탄소 용매를 보충한 다음 다시 상기 초임계 추출조(20)로 순환 공급되게 할 수 있다.
아울러 상기 순환라인(21)에는 상기 배출라인(15)과 마찬가지로 중간 처리수단이 구비되어, 상기 이산화탄소 분리조(24)에서 최종 유효 성분 물질이 배출되기 전에 2차 추출물에 대한 여과, 농축, 건조 등의 작업이 선행되게 할 수 있다.
이어서 본 발명에 따른 대마추출용 고효율 추출장치는,
상기한 추출공법(보다 엄밀하게는 상기 초음파 추출단계)을 위한 추출 시스템으로,
히터, 초음파 발생기(11), 가압장치(미도시)가 구비된 추출드럼(D)과,
추출이 완료된 혼합물을 여과하기 위한 여과망과, 상기 여과망에서 필터링되어 배출되는 추출물이 저장되는 저장부(17)와, 상기 여과망 내의 혼합물을 압착하기 위한 압착기를 포함한다.
이러한 추출장치는 소규모 자영업자나 소상공인이 저전력 소비로 쉽게 사용 가능하게 설계된 소형화 장치로써, 저압 상태에서 상기 초음파 추출단계가 실시된다.
상기 추출드럼(D)은 소형화된 상기 초음파 반응조(10)로 일원화되어 구성되며, 교반 패들(13)이 장착된 뚜껑(12)을 포함한다.
이러한 추출드럼(D)은 상기 초음파 반응조(10)에 상기 히터가 연결되고, 상기 뚜껑(12)에는 상기 교반 패들(13)이 장착되며, 상기 뚜껑(12) 또는 교반 패들(13) 또는 이들 모두에 상기 초음파 발생기(11)의 진동자(11a)가 장착되어 구성되되,
상기 초음파 반응조(10) 내부에 상기 여과망과, 상기 초음파 반응조(10)의 내부 기압을 조정하기 위한 별도의 가압장치가 추가 장착되어 구성되며, 초음파 반응조(10)의 배출구(10a) 하부에 추출물 수거용 비커와 같은 저장부(17)가 마련된다.
아울러 상기 압착기는 상기 초음파 반응조(10)에 별도로 구성되어 추가 장착될 수도 있으나, 상기 교반 패들(13)로 시료의 교반 및 압착이 동시에 이루어지게 할 수 있다.
이때 상기 초음파 반응조(10)는 컴프레서 등의 가압장치를 통해 1~4bar 범위의 저압 상태에서 상기 히터를 통해 40~100℃로 가열, 유지되며, 상기 초음파 발생기(11)는 상기 진동자(11a)로 20~200KHz 발하여 초음파 추출이 이루어지게 한다.
이는 상기 초음파 반응조(10)를 상기한 초음파 추출단계보다 상대적으로 고온, 고주파 상태로 유지시켜 압착을 이용한 초음파 추출이 이루어지게 하여 추출 효율을 더욱 높이기 위함이다.
아울러 본 발명의 추출장치는 버튼식 또는 다이얼식 또는 터치패널식 제어부(미도시)를 구비하여 쉽게 작동 가능하게 하며,
상기 초음파 반응조(10)로 투입되어 대마성분과 혼합되는 공용매는 에탄올 등 식용으로 사용 가능한 용매나 오일류(올리브오일, 씨드오일 등)가 사용되어, CBD 등의 유효 성분 물질이 용매와 함께 추출 후 요리나 미용 등의 목적으로 바로 사용 가능하게 하는 것이 바람직하다.
아래의 표 1 및 표 2는 본 발명의 추출장치를 이용해 온도와 압력을 다르게 설정하여 추출 효율을 시험한 결과표로써, 표 1에서는 에탄올 용매 사용 시 1기압 상태에서 25℃보다 50℃ 조건 하에서 CBD가 더 많이 추출되는 것을 확인할 수 있고, 표 2에서는 에탄올 용매 사용 시 압력 상승에 따른 추출율 증가는 유의미하지 않으며 초고압 상태에서 CBD의 추출 효율이 더 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
[표 1]
[표 2]
따라서 아래 표 3의 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 1~4bar의 저압 상태에서 적정 온도를 유치하여 추출할 때, 저압 조건에서도 추출 효율이 크게 증가되며, 저압 조건을 통해 소비 전력의 감소 및 장치의 소형화가 가능해진다.
[표 3]
한편 상기 교반 패들(13)을 이용한 교반 시 교반 패들(13)의 회전력에 더해 대마성분 물질에 대한 주기적인 추가 흔들림을 주면 교반 효율이 더 높아진다.
이에 본 발명은 상기 교반 패들(13)의 회전 중 패들부의 접힘 및 펼침 동작을 이용한 반복적인 추가 교반 작동이 이루어지게 하는 교반 보조수단(30)을 도입하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 교반 패들(13)은 회전축(13a)을 중심으로 복수개의 패들부(13A)(13B)가 방사상으로 연결되어 구성되며(도면에서는 이해의 편의를 위하여 '-'자형으로 연결된 한 쌍의 패들부(13A)(13B)만을 도시하였음.),
상기 교반 보조수단(30)은,
패들부(13A)(13B)들 중 일부의 패들부(13B) 끝단부에서 회동 가능하게 힌지 결합되고, 외측 끝단부에 상부로 돌출된 걸림부(31a)를 구비한 회동 분체(31),
상기 회동 분체(31)가 힌지 결합된 축설부(13C)에 구비되며, 상기 회동 분체(31)의 후면부에 접촉 가능한 푸쉬부재(32),
상기 초음파 반응조(10)의 내측벽에서 상기 회전축(13a)을 향해 돌출 연결되되, 상기 회동 분체(31)의 펼침 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제1 푸쉬돌기(33)와, 상기 회동 분체(31)의 접힘 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제2 푸쉬돌기(34)를 포함하여,
상기 교반 패들(13)의 회전 중, 펼침 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제1 푸쉬돌기(33)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 교반 패들(13)의 회전 반대방향으로 회동하면서 상기 푸쉬부재(32)의 가압부(32a)를 락킹 상태로 누른 후, 접힘 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제2 푸쉬돌기(34)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 가압부(32a)를 언락킹 상태로 누른 후 상기 가압부(32a)가 돌출됨에 따라 상기 회동 분체(31)가 펼침 상태로 회동 복귀하면서 대마성분 물질을 흔들어서 추가로 교반시키는 것을 특징으로 한다.
상기 교반 패들(13)은 상기 회동 분체(31)를 포함한 각 패들부(13A)(13B)의 외측 끝단부가 상기 초음파 반응조(10)의 내측벽에 인접하게 길게 연결되어 구비되는데, 이때 회동 분체(31)가 구비되는 짧은 패들부(13B)의 끝단부에는 받침 경사면(13b)이 형성된 축설부(13C)가 마련되어, 상기 축설부(13C)에 상기 회동 분체(31)가 회동축(31b)으로 힌지 결합되어 있으며, 상기 받침 경사면(13b)에 상기 푸쉬부재(32)가 내장되면서 상기 가압부(32a)가 상기 받침 경사면(13b)의 외부로 노출되어 구비된다.
그리고 상기 회동 분체(31)의 걸림부(31a)는 각 푸쉬돌기(33)(34)와의 접촉 시 구름을 위해 롤러 타입으로 구비되는 것이 보다 바람직하다.
상기 제1, 제2 푸쉬돌기(33)(34)는 상기 초음파 반응조(10)의 내측벽에서 돌출된 연결바의 내측 끝단부에서 하부로 돌출되며, 제2 푸쉬돌기(34)의 외측부에 통과부(34A)가 형성되고, 각 푸쉬돌기(33)(34)는 캠 경사면(33a)(34a)을 갖는다.
이러한 제1, 제2 푸쉬돌기(33)(34)는 상기 초음파 반응조(10)의 내측벽을 따라 원주방향으로 복수개가 교차하여 배열된다(도면에서는 한 쌍의 푸쉬돌기들만 도시하였음.).
상기 푸쉬부재(32)는 눌림 반대 방향으로 탄성 지지되는 가압부(32a)를 구비한 것으로, 누름 동작의 반복에 따라 가압부(32a)가 눌려서 락킹되거나 가압부(32a)가 돌출되면서 언락킹되는 공지의 푸쉬 스위치와 유사한 구조이다.
이때 상기 축설부(13C)와 회동축(31b)에는 공지된 회동 유지형 토션 스프링(미도시)가 구비되어 상기 회동 분체(31)가 일측 또는 타측으로 회동한 후 그 상태가 그대로 유지되게 할 수 있다.
이에 상기 교반 패들(13)이 일방향으로 회전하면서, 패들부(13A)(13B) 및'-'자형으로 펼쳐진 회동 분체(31)가 전방측의 대마성분 물질을 밀면서 기본적인 교반이 이루어진다.
그리고 상기 걸림부(31a)가 상기 제1 푸쉬돌기(33)의 후면부 제1 캠 경사면(33a)서 접촉하여 걸리면, 먼저 상기 회동 분체(31)가 후방측(교반 패들(13)의 회전 반대방향)으로 회동하면서 접힌다.
이렇게 접히는 회동 분체(31)는 받침 경사면(13b)에 구비된 푸쉬부재(32)의 가압부(32a)을 1차로 눌러서 락킹 상태를 만들며, 이에 따라 토션 스프링에 의해 회동 분체(31)는 접힘 상태가 유지된다.
그리고 계속된 교반 패들(13)의 회전으로 상기 걸림부(31a)가 상기 제2 푸쉬돌기(34)의 제2 캠 경사면(34a)에 걸리면 후방으로 가압되는 회동 분체(31)가 상기 가압부(32a)을 다시 눌러서 언락킹 상태로 만들며, 언락킹 상태의 가압부(32a)가 돌출되면서 상기 회동 분체(31)를 전방으로 밀어서 토션 스프링의 탄성력이 더해져 상기 걸림부(31a)가 상기 통과부(34A)를 지나면서 상기 회동 분체(31)가 펼침 상태로 회동 복귀한다.
이에 따라 상기 교반 패들(13)의 회전 중 상기 회동 분체(31)는 접힘과 펼침 동작을 반복하면서 교반 패들(13)이 회전과 별개로 대마성분 물질에 대한 흔들림을 주어 추가 교반이 이루어지며, 이때 회동 분체(31)가 접히면서 전방으로 밀리지 않는 대마성분 물질은 회동 분체(31)가 없는 후속 패들부(13A)에 의해 재차 밀리면서 추가로 교반된다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
D : 추출드럼
10 : 초음파 반응조 11 : 초음파 발생기
11a : 진동자 12 : 뚜껑
13 : 교반 패들 13a : 회전축
14 : 공급라인 15 : 배출라인
16 : 공용매 탱크 17 : 저장부
20 : 초임계 추출조 21 : 순환라인
22 : 액체 이산화탄소 탱크 23 : 감압 조절기
24 : 이산화탄소 분리조
10 : 초음파 반응조 11 : 초음파 발생기
11a : 진동자 12 : 뚜껑
13 : 교반 패들 13a : 회전축
14 : 공급라인 15 : 배출라인
16 : 공용매 탱크 17 : 저장부
20 : 초임계 추출조 21 : 순환라인
22 : 액체 이산화탄소 탱크 23 : 감압 조절기
24 : 이산화탄소 분리조
Claims (4)
- 히터와 초음파 발생기(11)가 구비된 추출드럼(D)의 초음파 반응조(10)에 대마성분과 공용매를 투입한 후 가열과 함께 초음파 처리를 하는 초음파 추출단계; 및
상기 초음파 추출단계에서 추출된 1차 추출물을 이산화탄소 용매를 혼입하여 압력을 가하면서 초임계 이산화탄소화를 진행하는 초임계 추출단계;를 포함하고,
상기 초음파 추출단계는 상기 초음파 반응조(10)에서 대마성분과 공용매가 혼합되게 교반하는 공정을 포함하되,
상기 초음파 반응조(10)는 개구부를 개폐하는 뚜껑(12)을 포함하고, 상기 뚜껑(12) 하부로 모터에 의해 회전하는 회전축(13a)을 통해 교반 패들(13)이 연결되어, 상기 교반 패들(13)이 상기 초음파 반응조(10) 내부로 삽입된 상태에서 상기 교반 패들(13)이 회전하면서 대마성분과 공용매의 혼합물을 교반하면서 추출이 이루어지며,
상기 교반 패들(13)의 회전 중 패들부의 접힘 및 펼침 동작이 반복되게 하는 교반 보조수단(30)을 포함하고,
상기 교반 패들(13)은 회전축(13a)을 중심으로 복수개의 패들부(13A)(13B)가 방사상으로 연결되어 구성되며,
상기 교반 보조수단(30)은,
패들부(13A)(13B)들 중 일부의 패들부(13B) 끝단부에서 회동 가능하게 힌지 결합되고, 외측 끝단부에 상부로 돌출된 걸림부(31a)를 구비한 회동 분체(31),
상기 회동 분체(31)가 힌지 결합된 축설부(13C)에 구비되며, 상기 회동 분체(31)의 후면부에 접촉 가능한 푸쉬부재(32),
상기 초음파 반응조(10)의 내측벽에서 상기 회전축(13a)을 향해 돌출 연결되되, 상기 회동 분체(31)의 펼침 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제1 푸쉬돌기(33)와, 상기 회동 분체(31)의 접힘 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제2 푸쉬돌기(34)를 포함하여,
상기 교반 패들(13)의 회전 중, 펼침 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제1 푸쉬돌기(33)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 교반 패들(13)의 회전 반대방향으로 회동하면서 상기 푸쉬부재(32)의 가압부(32a)를 락킹 상태로 누른 후, 접힘 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제2 푸쉬돌기(34)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 가압부(32a)를 언락킹 상태로 누른 후 상기 가압부(32a)가 돌출됨에 따라 상기 회동 분체(31)가 펼침 상태로 회동 복귀하면서 추가 교반이 이루어지는 것을 특징으로 하는 대마추출용 고효율 추출공법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초음파 추출단계에서, 상기 초음파 발생기(11)는 10~200KHz의 파장을 발하고, 상기 히터는 상기 추출드럼(D)을 40~85℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 대마추출용 고효율 추출공법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초음파 추출단계에서, 상기 추출드럼(D)은 상기 초음파 발생기(11)가 연결된 복수개의 진동자(11a)를 갖되, 진동자(11a)들을 통해 2종 이상의 파장을 발하는 것을 특징으로 하는 대마추출용 고효율 추출공법.
- 청구항 1의 추출공법을 위한 추출장치로,
히터, 초음파 발생기(11), 가압장치가 구비된 추출드럼(D)과,
추출이 완료된 추출물을 여과하기 위한 여과망과, 상기 여과망에서 필터링되어 배출되는 추출물이 저장되는 저장부(17)와, 상기 여과망 내의 혼합물을 압착하기 위한 압착기를 포함하고,
상기 추출드럼(D)은 초음파 반응조(10)와, 상기 초음파 반응조(10)의 개구부를 개폐하는 뚜껑(12)을 포함하고, 상기 뚜껑(12) 하부로 모터에 의해 회전하는 회전축(13a)을 통해 교반 패들(13)이 연결되어, 상기 교반 패들(13)이 상기 초음파 반응조(10) 내부로 삽입된 상태에서 상기 교반 패들(13)이 회전하면서 대마성분과 공용매의 혼합물을 교반하면서 추출이 이루어지며,
상기 교반 패들(13)의 회전 중 패들부의 접힘 및 펼침 동작이 반복되게 하는 교반 보조수단(30)을 포함하고,
상기 교반 패들(13)은 회전축(13a)을 중심으로 복수개의 패들부(13A)(13B)가 방사상으로 연결되어 구성되며,
상기 교반 보조수단(30)은,
패들부(13A)(13B)들 중 일부의 패들부(13B) 끝단부에서 회동 가능하게 힌지 결합되고, 외측 끝단부에 상부로 돌출된 걸림부(31a)를 구비한 회동 분체(31),
상기 회동 분체(31)가 힌지 결합된 축설부(13C)에 구비되며, 상기 회동 분체(31)의 후면부에 접촉 가능한 푸쉬부재(32),
상기 초음파 반응조(10)의 내측벽에서 상기 회전축(13a)을 향해 돌출 연결되되, 상기 회동 분체(31)의 펼침 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제1 푸쉬돌기(33)와, 상기 회동 분체(31)의 접힘 상태에서 상기 걸림부(31a)의 회전 경로 상에 구비된 제2 푸쉬돌기(34)를 포함하여,
상기 교반 패들(13)의 회전 중, 펼침 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제1 푸쉬돌기(33)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 교반 패들(13)의 회전 반대방향으로 회동하면서 상기 푸쉬부재(32)의 가압부(32a)를 락킹 상태로 누른 후, 접힘 상태의 회동 분체(31)에 구비된 걸림부(31a)가 상기 제2 푸쉬돌기(34)에 걸리면서 상기 회동 분체(31)가 상기 가압부(32a)를 언락킹 상태로 누른 후 상기 가압부(32a)가 돌출됨에 따라 상기 회동 분체(31)가 펼침 상태로 회동 복귀하면서 추가 교반이 이루어지는 것을 특징으로 하는 대마추출용 고효율 추출장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096953A KR102351080B1 (ko) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096953A KR102351080B1 (ko) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102351080B1 true KR102351080B1 (ko) | 2022-01-14 |
Family
ID=79342916
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210096953A KR102351080B1 (ko) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 초음파 및 초임계 추출방식 연계형의 대마추출용 고효율 추출공법 및 추출장치 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102351080B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100088433A (ko) * | 2009-01-30 | 2010-08-09 | 김용환 | 초음파를 이용한 중탕기 |
| KR20140028518A (ko) * | 2012-08-29 | 2014-03-10 | 김영욱 | 한약재 추출장치 |
| CN207886739U (zh) * | 2017-12-30 | 2018-09-21 | 广州市德力渔业有限公司 | 用于大麻二酚的制备工艺中的萃取装置 |
| KR102181088B1 (ko) * | 2020-07-03 | 2020-11-20 | 농업회사법인 주식회사 농본 | 고효율 추출기 및 추출 시스템과 이를 이용한 하이브리드 추출방법 |
-
2021
- 2021-07-23 KR KR1020210096953A patent/KR102351080B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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