KR20020012193A - 목질 식물질의 천연 즙을 추출하기 위한 방법 및 건조된목질 식물질의 제조시에 상기 방법을 이용하고 실행하기위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 목재 식물질의 천연 즙을 추출하는 방법 및 건조된 목재 식물질의 제조 시에 상기 방법을 이용하여 실행하는 장치에 관한 것이다. 목재 식물질의 천연 즙을 추출하는 상기 방법은 : 식물질을 포함하는 밀봉된 인클로저를 가압하여 그의 압력이 대기압 이상으로 되도록 가압하는 단계; 포화 수증기를 생성 또는 분사하는 단계; 전자기파에 의해 상기 식물질의 코어를 가열하는 단계; 및 상기 식물질에서 추출한 액체를 중력으로 회수하는 단계로 구성된다.
Description
용어 "톱질한 목재"는 초기 프로세싱(톱질)으로부터 직접적으로 목재의 줄기를 없앤 것으로서 이해된다.
내부 온도가 상승하여 물을 흡수하지 않도록, 건조되는 목재의 원소에 915MHz 주파수의 마이크로파를 사용하는 목재 건조 방법을, 특허 출원 WO 82/01766으로부터 알 수 있다. 이러한 방법으로 흡수되지 않는 물은 팬에 의해 얻어지는 낮은 속도의 공기 순환에 의해 목재의 표면상에서 증발된다. 습도가 약 80%인 공기는 이 습도를 추출하기 위해 응축기(condenser)를 통과하게 된다.
특허 출원 WO 82/01411에서는, 동일한 원리가 사용되지만, 나중에 공기 온도가 목재의 내부 온도에 비해 항상 낮아야 한다는 것을 부가적으로 주목하고 있다. 이 특허 출원은 상기 재료의 내부 부분이 가열되기 전에, 재료의 표면 영역이 마이크로파에 의해 가열되는 사실을 단점으로서 인용하고 있다. 이 특허 출원에서는, 따라서 재료내의 물 위의 파장을 응축하기 위해 전자기 에너지를 열에너지로 변환하는 방법을 제어하는 것이 제안되고 있다. 또한, 목재 코어에서의 습도를 추출하기 전에, 건조되지 않도록 제품 표면의 공기 습도가 충분히 높은 퍼센트를 유지함에 의해, 챔버 내의 기후에 작용하는 것이 제안되어 있다. 이러한 목적을 위해, 건조 방법의 초기 단계동안, 높은 습도량을 유지하기 위해 원자화된 형태의 물이 챔버내에 도입된다.
또한, 스프링거-베르라그(Springer-Verlag)에 의해 출판되고, 에이.엘.안티(A.L.ANTTI)에 의해 "소나무 및 상록 교목의 마이크로파 건조"라고 제목이 붙여진 1995년의 리뷰 "건축 골격 및 공작 재료로서의 목재"의 333 - 338 페이지에 개시된 내용에 의하면, 약 140℃에서 목재의 내부 온도에 도달하여 25KPa의 목재 내부의 증기 압력이 실현되도록, 915 또는 2450 MHz의 주파수에서 작동하는 마이크로파에 의해 목재를 건조시키는 것에 대한 지시와, 25 내지 78 kW/m3범위에 위치한 출력 밀도를 제공한다. 이러한 방법으로 실현되는 내부 압력은 매우 높아, 물을 매우 빠르게 배출할 수 있다. 상기 방법의 단점은 섬유질내에 파손이 나타난다는 점이다. 건조기간 동안 마이크로파에 간헐적으로 노출되어, 마지막으로 110℃의 최대 온도내에서 유지되는 섬유 포화 이하로 목재의 온도를 제어함으로써, 약 70℃에서 빠른 마이크로파 건조에 의해 상기 건조방법이 개시된다.
모든 가정하는 경우마다, 목재에 의해 배출되는 습도를 제거하기 위해, 공기가 운송 수단으로서 사용됨이 명백하다. 이러한 이유 때문에, 공기 중 습도량은 수증기 내의 공기 포화치 아래에 잔존해야 한다. 따라서, 목재를 건조할 수 있도록 공기의 습도를 제거하는 것이 종래의 장치에 필요하다. 또한, 증발할 수 있도록 목재보다 낮은 공기 온도를 가질 필요가 있다. 이러한 모든 장치의 단점은 큰 에너지 손실이 발생하여 에너지 소비가 최적화되지 않는 것이다. 실제로 목재 온도가 높을수록, 마이크로파 발생기의 출력이 균형을 이루어야 하고, 여러 시간동안 지속되는 건조 작동에 소요되는 노력이 많을수록, 에너지가 더 많이 소비된다. 실제로, 목재의 두께와 설비의 출력에 따라, 건조 시간이 3에서 5시간 사이임을 상기 인용된 내용으로부터 알 수 있다. 또한, 종래의 방법 중 어느 것도 건조 후에 목재내의 습도를 30%이하로 얻을 수 없다.
마지막으로, 어떠한 용매도 없는 상태에서, 재료내에 함유된 물 중 적어도 일부를 증발시켜서, 그 세포 구조를 붕괴(burst)시키도록, 생물학적 재료에 마이크로파를 조사하도록 함으로써, 그 생물학적 재료로부터 마이크로파에 의해 천연 제품에 추출되게 하는, 프랑스 특허 출원 제 2 763 795 호 및 제 2 705 035호로부터도 또한 알 수 있다. 상기 방법은 이 붕괴를 촉진하기 위해, 인클로저내에 간헐적으로 감소된 압력을 인가시키는 단계를 포함한다. 마이크로파를 사용함에 의해 물의 증발로부터 기인되는 온도의 강하에 대해 보상하도록 작용한다. 주위 환경과 무관하게, 사용되는 온도는 100℃ 이하로 유지되고, 압력은 대기압(1 bar) 이하이다. 이 방법에 따르면, 약 100 밀리바의 압력과 약 70℃의 온도가 이용된다.
본 발명은 목질 식물질로부터 천연 즙을 추출하기 위한 방법 및 건조된 목질 식물질의 제조시에 상기 방법을 이용하고 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
도1a는 본 발명에 의한 장치의 횡단 교차부를 나타낸다.
도1b는 본 발명에 의한 장치의 종단 교차부를 상부에서 본 도면이다.
도2는 설치된 장치의 측면도이다.
도3은 본 발명의 제2 변형에 의한 장치의 종단 교차부의 상부에서 본 도면이다.
본 발명의 목적은 처리되는 섬유질 식물질의 단위 질량당, 에너지를 최적화하여 용액 제품에서 최대 산출량을 얻을 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 :
- 목질 식물질을 포함하는 밀봉된 인클로저를 대기압 이상으로 가압하는 단계;
- 포화 수증기를 생성 또는 분사하는 단계;
- 전자기파에 의해 상기 식물질의 코어를 가열하는 단계; 및
- 상기 처리된 식물질에서 배출되는 액체 삼출물을 중력으로 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 회수 단계는 포화 수증기의 생성 또는 분사 단계중에 적어도 부분적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전체 압력은 1.5 내지 9.6 바이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전체 압력은 처리된 식물질 및 그 식물질을 둘러싸고 있는 증기 온도의 작용으로서 적절하게 나타나게 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 식물질의 코어를, 상기 선택되는 전체 압력에 따라 십분의 수 도에서 증기 온도보다 수 도 이상의 온도로 가열할 수 있도록 마이크로파 출력이 변조된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 대기압 및 외부 대기 온도에서의 물의 체적이 동일 조건에서 상기 인클로저에 내포된 공기의 체적의 2 내지 4배와 동등하게 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 포화 증기압과 선택된 작동 온도에 대해 필요한 체적은 대기 온도에서 인클로저에 내포된 공기량의 약 3배이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 마이크로파 주파수는 처리될 식물군의 코어에 직각으로 상기 마이크로파가 관통할 수 있도록, 인클로저내의 처리될 식물질 군의 크기에 적합하게 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 마이크로파 주파수는 13 MHz 내지 2450 MHz 이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 추출 과정의 경과 중에 또는 상기 과정 동안에 상기 용액을 인클로저 외부로 가압 하에 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 용액이 배출된 후, 인클로저로 분사되는 첨가제가 목재로 용이하게 관통될 수 있도록 전체 압력, 온도 및 마이크로파 제어 출력 조건을 적합하게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 실행할 수 있는 장치를 제안하는 것이다.
이 목적은 인클로저 내에 배치된 식물질 군을 가로질러 파동을 방사하도록, 석영 또는 임의의 다른 파동 적합 재료로 된 복수의 창들에 의해 압력에 대한 저항성을 가지며 각 창 근처에 배치된 전자기파 발생기를 가진 밀봉된 인클로저, 및 처리될 식물의 작용으로서 결정되는 전체 압력 및 증기 온도에서 포화 수증기 압력을 생성하거나 또는 분사하도록 대기압 이상의 압력에서 포화 수증기를 생성하는 수단을 포함하는 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 장치는 가압 공기 순환 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 증기 생성 장치는 미리 설정된 증기 압력 및 전체 압력으로 가압된 증기가 분사될 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 증기 생성 장치는 인클로저 내에 외부 대기 온도에서 인클로저에 포함된 공기량의 2 내지 4배에 대응하는 물의 양을 수용하는 용기 및 상기 물을 가열하여 증기 상태로 되게 하는 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 가열 수단은 원하는 압력에 도달할 때 물 가열이 중단될 수 있도록 인클로저 내의 보통시의 전체 압력을 측정하는 장치에 의해 제어된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 인클로저는 상기 식물질에서 추출된 용액의 유출 및/또는 중력에 의해 용액을 회수하는 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 용액 회수 장치는 배수로를 통해 인클로저의 외부와 소통하며, 상기 배수로는 기계가 작동하는 동안 용액의 부분적인 배출을 행하도록 제어된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 용액 추출 작동 시에 처리되는 식물질 군은 식물 오일 타입에 의해 정해지고 그 압력 및 온도 조건은 최상의 조건에서 양호한 활성 성분들을 추출하도록 상기 식물 오일 타입의 작용으로서 결정된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 목재는 벌목 시에 직접 껍질을 벗기거나 또는 벗기지 않고 처리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 식물들은 가지치기 작업에 의한 가지 및 잎들이다.
최종 목적은 천연 용액을 얻는 것이다.
이 목적은 목질의 식물질 처리 과정에 의해 천연 용액이 얻어지는 것에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 주어지는 이하의 내용들을 이해함으로써 더욱 분명하게 될 것이다.
도1a에 도시된 바와 같이, 상기 장치는, 한편으로는 우수한 단열성과 내압성을 가지며, 다른 한편으로는 파동 내구성을 제공하는 금속재료로 구성된 원통형 인클로저(1)로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 인클로저는 일측 단부에서 1개 또는 2개의 도어(도1b의 16)에 의해 개방된다. 상기 인클로저에는 기밀재료로 구성되지만 예컨대 마이크로파와 같은 전자기파로부터의 복사를 통과시키는 창을 구성하는 구멍(14)이 제공된다. 상기 여압된 창(14)들은 인클로저 내에서 생성된 압력을 지탱하며 상기 인클로저와 방사창 내부를 향하여 파동을 방사시키는 재료로 구성된다. 상기 창(14)들은 인클로저와 그 중심에 도입된 식물군 전체에 전자기파를 송출할 수 있는 크기와 위치에 있다. 상기 파동은 가능한 한 가장 균일한 파동 분포를 얻도록 나무 스택(3)을 따라 규칙적 또는 불규칙적인 간격으로 세로로 각각의 측면에 배치된 복수의 창을 향하여 도파관(14)에 의해 생성된다. 상기 도파관(40)은 1MHz 내지 16GHz 범위에 있는 주파수로 임피던스 보정기(41) 및 3데시벨 분배기(42)를 통해 절연체(43) 및 전자파 발생기(44)와 소통한다. 각각의 방사창(14) 사이 또는 단부의 방사창과 각각의 인클로저 바닥 사이에는 환기장치(V)에 의해 공기를 순환시키는 복수의 채널(12)을 배치하는 것이 바람직하다. 상기 채널(12)들은 상기 나무 스택의 높이에 거의 대응하는 높이에서 그리드(13)를 통해 예컨대 지지판(31)에 설치된 바퀴(32)로 구성된 트럭과 같은 운송 수단에 의해 운송된 나무 스택(3)을 포함하는 인클로저의 내부 영역과 소통한다. 상기 나무 또는 목질 식물의 스택은, 두꺼운 판자(plank), 얇은 판자 또는 불특정 두께와 폭의 빔(beam)의 형태로 피스(30)들로 구성되며, 가지치기 또는 톱질에 의해 잘려지고, 길이에 대해 이웃하도록 배치된 두꺼운 판자, 얇은 판자 또는 빔들로 구성되거나 세로 방향을 따라 가지들의 묶음으로 구성되어 층을 형성하는 것이 바람직하다. 나무 또는 식물들 각각의 층은 접촉하지 않도록 수직으로 배치된 배튼(batten) 또는 로드(rod)(33)에 의해 저층으로부터 일정 간격으로 유지되어 이웃하는 층 또는 식물 묶음들 간에 공기, 파동 및 물의 순환을 위한 통로를 제공한다. 상기 공기 순환로는 또한 인클로저와 나무의 내부를 향하여 파동의 반사를 용이하게 하는 재료로 구성된다. 상기 인클로저는 채널(15)을 통해 증기 발생기(2) 및 가능한 경우 공기 압축기(20)에 연결된다. 습기는 나무에 대한 정면 충돌의 위험 없이 인클로저에 균일하게 살포할 수 있는 살포 그리드(13)를 통해 수증기 발생기로부터 도달한다. 상기 공기 압축기(20)는 나무에서의 물 순환을 가속하기 위한 의도로, 상기 증기 발생기(2)가 소정의 온도로 상승하거나 온도 상승과 함께 나무에서의 물 순환을 가속하기에 충분한 압력으로 증기를 발생시킬 수 없을 때 압축된 공기를 형성하는데 사용된다. 한편, 증기 발생기가 소정의 온도와 압력에 도달하기에 충분한 압력에서 사용될 때, 상기 공기 압축기는 제거되어도 좋다. 상기 인클로저는 처리될 다량의 식물을 적하 및 제거하는 수단과 식물로부터 추출된 액체 삼출 또는 용액 회수의 수단을 포함한다. 도시된 예에서, 트럭의 바퀴는 전기 아크 제거 장치가 제공된 탱크(1)의 바닥과 일체로 되어 있는 레일(10a,10b)위로 진행한다. 그리드(19)는 탱크 바닥에 모인 물의 유출 또는 액체 삼출을 유발하는 요동의 전파를 방지할 수 있다. 상기 유수는 배수로(sluice)(17)에 의해 제어되는 채널(18)을 통해 배출된다. 상기 채널(18)은 건조 과정으로 인한 액체 삼출용 착탈가능 또는 배수가능한 회수 컨테이너로부터 도입된다. 변형예에서, 상기 채널은 영구적으로 또는 간헐적으로 개방된다. 끝으로, 상기 탱크의 상부는 압력이 너무 높으면 배출시키고 일단 건조과정이 완료되면 탱크를 대기로 향하게 함으로써 탱크를 소정의 압력으로 유지시키는 안전밸브(11)를 포함한다.
도2의 장치도에서, 탱크(1)는 단부와 시작부에서 전자 제어 시스템에 의해 자동으로 제어되는 도어록(16)을 통해 소통하는 인클로저(5) 내에서 둘러싸인다.예비 로딩 영역(50)에 의해 트럭은 인클로저(1)의 레일(10a,10b)과 전기적인 접속이 없는 1쌍의 레일(10c,10d)로 운반된다. 증기화 장치(52)에 의해 파동 사용 단계시 분사되는 물이 외부로 방출되어 누수되는 것이 방지된다. 착탈가능하고 배수가능한 저장 탱크(도시 안됨)는 수로(18)에 의해 인클로저(1)에 연결되지 않으며, 건조용 나무에서 흘러나오는 액체가 수집되도록 한다. 누수를 줄이기 위해 전자기파 발생기(44)가 저장 탱크(6)와 마찬가지로 매립되며 도파관(40)을 통해 건조용 인클로저(1)와 소통한다.
도3은 인클로저의 어느 일측에 3개의 창(141)이 있는 제2 변형예를 도시한다. 각각의 창은 예컨대 약 1000와트의 전력을 가지는 마이크로파 발생기(43)에 대향하여 위치하며, 상기 전력은 식물 내의 파동을 통해 생성하고자 하는 열의 함수로서 각각의 파동에 대해 전력을 조절할 수 있는 제어 시스템(48)에 의해 각각의 링크(431)를 통해 제어된다. 상기 인클로저는 또한 대기압에서 외부 공기의 주변 온도에 있을 때 인클로저에 포함된 공기 질량의 약 4배에 상당하는 양의 물을 포함할 정도로 충분히 큰 용기(45)를 포함한다. 상기 용기(45) 내에 있는 열저항기(46)는 물의 온도를 증가시켜 인클로저 내의 온도를 증가시키면서 점진적으로 증기 상태로 진행시킬 수 있다. 상기 저항기(46)는 재료를 처리하는데 요구되는 포화된 증기 온도의 함수 및 압력검출기(도시 안됨)에 의해 제공된 압력 신호의 함수로서 저항기에 공급되는 전원을 제어하는 제어 시스템(48)에 통합되거나 통합되지 않는 제어회로(47)에 접속되어, 인클로저 내의 전체 압력과 가열된 물에 의해 상기 인클로저에 생성된 포화 증기 온도간의 상관관계를 나타내는 신호를 제어회로(47)에 공급한다.
포화수증기 상태에 도달하는데 요구되는 물의 양은 식물군을 처리하는데 요구되는 온도에 명백히 의존하지만, 90 내지 170℃의 포화수증기 온도범위에서, 시작시 인클로저에 포함된 건조 공기량에 비해 요구되는 질량은 약 2 내지 4 배가 된다. 분명히, 너무 많은 물이 투입되면, 온도와 그에 따른 압력이 더 증가되지 않는 한 물은 기화되지 않고 용기 바닥에 남게 될 것이다. 포화수증기 상태에서, 90℃의 온도는 인클로저 내에서 1.5바의 전체 압력에 해당함을 기억해야 한다. "전체 압력"이란 공기 압력과 포화수증기압의 합을 의미한다. 100℃의 포화수증기 온도는 2바의 전체 압력에 해당하며 170℃는 9.6바의 전체 압력에 해당한다.
실험을 통해 용액을 추출하기 위한 바람직한 조건은 대기압 이상의 전체 압력이었으며, 인클로저 내의 주변 온도는 약 100℃이었다. 주변 온도가 100℃미만인 한, 용액은 화학 산업에서 관심 있는 극소수의 분자들을 포함한다. 일단 100℃의 주변 온도에 도달하면, 목재 스택의 온도는 증가하며 170℃일 때 용액이 회수될 수 있고, 그 결과 9.6바의 압력이 초과되며, 분자들은 변성되거나 파괴되었다.
결국, 에너지 절약상의 이유로, 상기 과정을 최적화하기 위해, 식물군 내에 인클로저에 지배적인 온도보다 약간 높은 온도를 형성하기에 충분한 마이크로파 전력을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 온도의 목적은 목재로부터 용액의 추출을 용이하게 하는 것이다. 명백히, 온도와 압력은 가공된 오일 및 식물질의 함수로서 또는 추출하고자하는 분자들의 함수로서 상기 범위에서 선택된다. 또한, 압력이 높을수록, 용액의 운동은 촉진되었지만 용액의 추출과 분자의 보존 즉 소정 분자의 질과 특성간의 타협이 이루어져야만 했다.
따라서, 상기 과정에 의해, 나무로부터 서로 다른 천연 분자를 추출하여 이들을 제약, 화장품, 식품산업, 파인 케미스트리(fine chemistry) 등과 같은 각종 사업 영역에 이용할 수 있다. 상기 용액은 후속 공정에 의해 페놀, 폴리페놀, 탄닌, 테르펜, 비타민, 아세트산, 살리실산, 조미료 등의 추출을 가능케 한다.
100℃의 포화수증기 온도에 대해 2바의 압력이 사용될 수 있으며, 130℃의 온도에 대해서는 2.7바, 140℃의 온도에 대해서는 3바, 150℃의 온도에 대해서는 3.5바, 170℃의 온도에 대해서는 9.6바의 압력이 사용된다.
온도 및 압력의 상승은 연속적인 단계에 또는 점차적으로 또는 상기 바람직한 결과, 즉 용액의 생산 또는 목질 재료의 건조가 최적화되도록 하는 사이클에 따라 반복적으로 발생할 수 있다. 또한, 상기 전자기파 파워는 약한 온도와 그에 의한 압력 증감이 외부 스택의 중앙으로부터 실현되고, 상기 발생기들이 약간 낮은 파워를 방출하는 스택의 말단 영역 근처에 위치되는 방식으로 제어될 수 있다. 상기 전자기파의 주파수는, 상기 파장이 처리될 식물군의 코어 우측을 투과하게 하도록, 인클로저에서 처리될 식물질군의 사이즈에 적합하게 되고 1 MHz 내지 16 GHz의 주파수 범위에서 선택될 수 있다. 상기 파장 주파수는 400 MHz와 2450 MHz 사이의 마이크로파 범위에서 또는 보다 높은 파장 투과력이 요구되는 경우에 선택될 수 있다. 13 또는 17 MHz 또는 심지어 17과 400 MHz 사이에 달하는 주파수를 사용할 수 있다. 원하는 결과를 위해 오일이 선택될 것이다. 예컨대, 너도밤나무, 꽃자루가 있는 오크 또는 꽃자루가 없는 오크를 처리할 때, 화학 산업에 있어 중요한 분자들이 존재함을 나타내는 고칼슘 엽면적 지수가 얻어진다. 또한, 포름산 및 초산으로 구성되는 pH는 종래 추출 방법에 의해 얻어진 용액보다 높다. 또한, 탄닌, 위스키린, 과이아콘, 페놀 및 폴리페놀이 다량 존재하고 있다는 것을 주목할 수 있다. 페놀은 열경화성 이성체와 열가소성 이성체에 대한 기저 생성물이다. 폴리페놀에 의해 자유 항-라디칼(노화 방지 생성물)이 생산된다. 침엽수를 처리함으로써, 테르펜 또는 살충제를 추출할 수 있다. 버드나무 및 포플라의 프로세싱을 통해, 살리실산을 추출할 수 있다. 스코틀랜드의 파인을 처리함으로써, 살충제를 추출할 수 있다. 주목 나무를 처리함으로써, "탁솔(taxol)"로도 알려진 데스아세틸 바카틴(desacetyl baccatine)(3)을 추출할 수 있다. 예컨대, 코르시칸 파인은 테르펜 및/또는 필수 오일(향수)에 대한 기저 생성물로서 작용하는 이소보르네올(isoborneol) 또는 메틸바닐린(천연 바닐라 추출) 등의 휘발성 테르페닉 알콜, 이성체 또는 탈수 아비에틱산등의 비휘발성 수지산을 생성한다.
상기 방법은 유칼립투스, 가문비나무 또는 소정 오일 혼합물 등의 다른 오일, 또는 가지치기 이후의 가지 및 나뭇잎의 프로세싱에도 적용될 수 있다.
명백하게, 본 발명에서의 임의의 방식에서 벗어나지 않고 상기 방법에 따라 다른 식물질을 처리할 수 있다.
또한, 상기 방법에 의해 용액 생산뿐 아니라, 기둥의 제조, 건목 울타리 또는 예컨대 절연 재료의 제조에 있어서 첨가제로서 건조된 식물의 다른 부분을 이용하는 등의 다른 응용을 위한 건조 식물질을 얻을 수 있다.
당업자들이 행할 수 있는 다른 변경도 본 발명의 정신의 일부이다. 따라서,레일-탑재 트럭 대신 다른 수송 장치를 사용할 수 있다. 이와 같이, 제어 및 조정 장치는 다소 복잡한 자동 조작과 관련된 방법의 연속적인 상태를 트리거할 수 있다. 이와 같이, 상기 인클로저는 방법의 마지막에 또는 제어 시스템에 의해 검출될 초과 압력이 발생될 때 상기 인클로저가 대기에 개방되게 하는 안전 밸브(11)를 포함한다.
또한, 압력을 크게 저하시키지 않고 대다수의 용액의 인클로저를 모아서 비운 후 용액 추출 방법의 마지막에, 예컨대 나무, 항진균제 또는 중합 재료의 경우와 같은 식물의 프로세싱을 위한 부가적인 생성물을 주입할 수 있다. 중합 재료의 경우, 온도 및 압력은 이 단계동안 최대로 증가하거나 또는 중합 재료의 투과를 용이하게 하기 위해 조정된 재료의 코어에서 마이크로파에 의해 생성되는 총 압력 및 코어 온도하에서는 심지어 170℃를 초과하여 200℃까지 상승할 수 있다.
Claims (22)
- - 목질 식물질을 포함하는 밀봉된 인클로저를 대기압 이상으로 가압하는 단계;- 포화 수증기를 생성 또는 분사하는 단계;- 전자기파에 의해 상기 식물질의 코어를 가열하는 단계; 및- 상기 처리된 식물질에서 배출되는 액체 삼출물을 중력으로 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 회수 단계는 포화 수증기의 생성 또는 분사 단계중에 적어도 부분적으로 실행됨을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 전체 압력은 1.5 내지 9.6 바임을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항, 2 항 또는 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전체 압력은 처리된 식물질 및 그 식물질을 둘러싸고 있는 증기 온도의 작용으로서 적절하게 나타남을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물질의 코어를, 상기 선택되는 전체 압력에 따라 십분의 수 도에서 증기 온도보다 수 도 이상의 온도로 가열할 수 있도록 마이크로파 출력이 변조됨을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 대기압 및 외부 대기 온도에서의 물의 체적이 동일 조건에서 상기 인클로저에 내포된 공기의 체적의 2 내지 4배와 동등함을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 포화 증기압과 선택된 작동 온도에 대해 필요한 체적은 대기 온도에서 인클로저에 내포된 공기량의 약 3배임을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로파 주파수는 처리될 식물군의 코어에 직각으로 상기 마이크로파가 관통할 수 있도록, 인클로저내의 처리될 식물질 군의 크기에 적합하게 됨을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로파 주파수는 13 MHz 내지 2450 MHz 임을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출 과정의 경과 중에 또는 상기 과정 동안에 상기 용액을 인클로저 외부로 가압 하에 배출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 용액이 배출된 후, 인클로저로 분사되는 첨가제가 목재로 용이하게 관통될 수 있도록 전체 압력, 온도 및 마이크로파 제어 출력 조건을 적합하게 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 목질 식물질에서 천연 용액을 추출하는 방법.
- 인클로저 내에 배치된 식물질 군을 가로질러 파동을 방사하도록, 석영 또는 임의의 다른 파동 적합 재료로 된 복수의 창들에 의해 압력에 대한 저항성을 가지며 각 창 근처에 배치된 전자기파 발생기를 가진 밀봉된 인클로저, 및 처리될 식물의 작용으로서 결정되는 전체 압력 및 증기 온도에서 포화 수증기 압력을 생성하거나 또는 분사하도록 대기압 이상의 압력에서 포화 수증기를 생성하는 장치를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법을 실행할 수 있는 장치.
- 제 12 항에 있어서, 가압 공기 순환 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항 또는 13 항에 있어서, 상기 증기 생성 장치는 미리 설정된 증기 압력 및 전체 압력으로 가압된 증기가 분사될 수 있도록 함을 특징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 증기 생성 장치는 인클로저 내에 외부 대기 온도에서 인클로저에 포함된 공기량의 2 내지 4배에 대응하는 물의 양을 수용하는 용기 및 상기 물을 가열하여 증기 상태로 되게 하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 가열 수단은 원하는 압력에 도달할 때 물 가열이 중단될 수 있도록 인클로저 내의 보통시의 전체 압력을 측정하는 장치에 의해 제어됨을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인클로저는 상기 식물질에서 추출된 용액의 유출 및/또는 중력에 의해 용액을 회수하는 장치를 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 용액 회수 장치는 배수로를 통해 인클로저의 외부와 소통하며, 상기 배수로는 기계가 작동하는 동안 용액의 부분적인 배출을 행하도록 제어됨을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항 내지 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 용액 추출 작동시에 처리되는식물질 군은 식물 오일 타입에 의해 정해지고 그 압력 및 온도 조건은 최상의 조건에서 양호한 활성 성분들을 추출하도록 상기 식물 오일 타입의 작용으로서 결정됨을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서, 상기 식물은 벌목 시에 직접 껍질을 벗기거나 또는 벗기지 않고 처리됨을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서, 상기 식물들은 가지치기 작업에 의한 가지 및 잎들임을 특징으로 하는 장치.
- 목질의 식물질 처리 과정에 의해 얻어짐을 특징으로 하는, 청구항 1에 따른 방법에 의해 얻어지는 천연 용액.
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