KR20060096457A - An improvised device for concentrating the aqueous solution and a process thereof - Google Patents

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푸슈피토 쿠마르 고쉬
비렌드라쿠마르 자얀틸랄 샤
자얀트 바투크라이 판디야
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카운슬 오브 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치
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Abstract

The present invention relates to an improvised membrane-based device for speedier and effective concentrating of aqueous solution upto about 95%, a method of manufacturing an improved membrane-based device for speedier and effective concentrating of aqueous solution upto 95%, and also, an improved process of speedier and effective concentrating of the aqueous solution upto about 95% using the aforementioned membrane-based device, said process comprising steps of feeding the aqueous solution into the aqueous solution container, filtering the fed solution to remove suspended particles, passing the resultant filtered solution into a membrane module, segregating permeate and concentrate in the membrane module, and recycling the concentrate multiple times to obtain the highly concentrated final concentrate.

Description

개선된 수용액 농축 장치 및 방법{AN IMPROVISED DEVICE FOR CONCENTRATING THE AQUEOUS SOLUTION AND A PROCESS THEREOF}Improved Aqueous Concentration Apparatus and Method {AN IMPROVISED DEVICE FOR CONCENTRATING THE AQUEOUS SOLUTION AND A PROCESS THEREOF}

본 발명은, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치 및 그러한 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 또한 상기 멤브레인 기반 장치를 이용하여 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 방법으로서, 수용액 용기에 수용액을 공급하는 단계, 부유 입자를 제거하기 위해 상기 공급된 용액을 여과하는 단계, 얻어지는 여과 용액을 멤브레인 모듈에 통과시키는 단계, 투과액을 분리하여 멤브레인 모듈에서 농축하는 단계 및 고도로 농축된 최종 농축액을 얻기 위해 상기 농축액을 복수회 재순환시키는 단계를 포함하는 농축 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved membrane-based device and a method of making such a device that more efficiently and effectively concentrate the aqueous solution up to about 95% as shown in FIGS. A method of concentrating more quickly and effectively up to about 95%, comprising the steps of: supplying an aqueous solution to an aqueous container, filtering the supplied solution to remove suspended particles, passing the resulting filtrate solution through a membrane module, permeate Separating and concentrating in a membrane module and recycling the concentrate a plurality of times to obtain a highly concentrated final concentrate.

생물활성을 얻기 위한 약초 추출물의 스크리닝에 관한 약물 개발 연구 분야에서 활동하는 연구자들에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 수계 추출물의 전통적인 처리 방법은 그러한 추출물을 Buchi형 회전식 증발기에서 가능한 최대한으로 농축한 다음, 잔류 수분을 냉동 건조에 의해 제거하는 것이다. 그러한 방법의 주된 단점은 회전식 증발기에서의 수분 제거 공정이 느려서 추출물이 장시간 동안 높은 온도에 노출된다는 점이다. 따라서 이러한 단점을 극복하는 것이 매우 필요하다.As is well known to researchers working in the field of drug development research on the screening of herbal extracts for bioactivity, traditional methods of treating aquatic extracts concentrate such extracts as much as possible on a Buchi-type rotary evaporator and then The moisture is removed by freeze drying. The main drawback of such a method is that the water removal process in the rotary evaporator is slow and the extract is exposed to high temperatures for a long time. Therefore, it is very necessary to overcome these disadvantages.

참고 문헌으로는 Modern Drug Discovery의 2003년 2월판 45쪽에 실린 T.N. Warner 등의 논문 "Membrane based chromatography is paving the way for high throughput biopharmaceutical processing"을 들 수 있는데, 상기 논문은 의약품에 있어서 약물을 시장에 신속히 출하해야 하는 엄청난 압박이 있다고 언급하고 약물 개발 연구를 위한 멤브레인 크로마토그래피의 적용을 설명하고 있다. 전통적인 크로마토그래피에 비해, 멤브레인 크로마토그래피는 100배 더 높은 처리량과 효율을 가지므로 생물약품 정제(biopharmaceutical purification)에 대한 강력한 옵션이 되고 있다. 상기 목적에 사용되는 이온 교환막은 하전된 친수성 폴리머로 개질된 미세 기공을 가지고 있다. 이들 폴리머는 멤브레인 기공 표면에 가교결합되어 있다. 술폰산기를 가진 양이온 교환막은 단백질을 유지시킬 수 있는 동시에 DNA, 바이러스 및 엔도톡신을 통과시키고, 4차 아민기를 가진 음이온 교환막은 DNA, 바이러스 및 엔도톡신을 유지시킨다. 그러나, 약물 개발 연구를 위한 크루드 약초 추출물의 보다 신속한 처리에 대한 해답은 보고되어 있지 않다.For reference, see T.N. T.N., page 45, February 2003 edition of Modern Drug Discovery. Warner et al., "Membrane based chromatography is paving the way for high throughput biopharmaceutical processing," mentioning that there is tremendous pressure on drugs for rapid release to the market, and that membrane chromatography for drug development research The application of photography is described. Compared to traditional chromatography, membrane chromatography is 100 times higher throughput and efficiency, making it a powerful option for biopharmaceutical purification. The ion exchange membrane used for this purpose has fine pores modified with charged hydrophilic polymers. These polymers are crosslinked to the membrane pore surface. Cation exchange membranes with sulfonic acid groups can maintain proteins while passing DNA, viruses and endotoxins, and anion exchange membranes with quaternary amine groups maintain DNA, viruses and endotoxins. However, no answer has been reported for the faster treatment of crude herb extracts for drug development studies.

참고 문헌으로서 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2002 Electronic Release를 참고할 수 있는데, 여기에는 역삼투막의 대규모 응용예가 기재되어 있다. 중요한 응용예로는, (i) 전기도금 산업에서 나오는 산업 배출물의 처리; (ⅱ) 펄프 및 제지 산업에서 나오는 산업 배출물의 처리; (ⅲ) 식품 처리 산업에서 나오는 산업 배출물의 처리; (ⅳ) 약품 산업 및 생물기술로부터의 산업 배출물의 처리; (v) 직물 산업; 염색 처리 산업에서 나오는 산업 배출물의 처리 등이 포함된다. 주변 온도에서 역삼투막을 이용한 용액의 분리 및 농 축은 사용되고 있는 가장 적절하고 발달된 기술이다. 산업 공정에서 RO의 많은 응용이 보고되어 있고 또한 초순수를 위한 정제 공정의 일부로서 RO가 사용되지만, 수계 약초 추출물과 관련하여 약물 개발 연구에 응용하는 것에 대한 언급은 없다.Reference is made to Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2002 Electronic Release, which describes large scale applications of reverse osmosis membranes. Important applications include (i) treatment of industrial emissions from the electroplating industry; (Ii) treatment of industrial emissions from the pulp and paper industry; (Iii) the treatment of industrial emissions from the food processing industry; (Iii) treatment of industrial emissions from the pharmaceutical industry and biotechnology; (v) the textile industry; Treatment of industrial emissions from the dyeing industry. Separation and concentration of the solution using a reverse osmosis membrane at ambient temperature is the most appropriate and developed technique in use. While many applications of RO have been reported in industrial processes and RO is used as part of the purification process for ultrapure water, there is no mention of application to drug development research in relation to aquatic herbal extracts.

독일 프랑크푸르트에서의 ACHEMA 2003 전시회에 대한 2003년 6월 16일자 C&E.News의 기사를 참고할 수 있는데, 동 전시회에서 많은 회사들이 다양한 응용 분야에서 주문 제조 가능한 멤브레인 여과 시스템의 실용 모델을 전시했다.You can refer to the article from C & E.News, June 16, 2003, about the ACHEMA 2003 exhibition in Frankfurt, Germany, where many companies exhibited practical models of customizable membrane filtration systems for various applications.

ACHEMA 2003 전시회에서 스웨덴 툼바 소재 Alfa Laval Engineering 그룹의 Thomas Zachrisson사는 플레이트 및 프레임형 교차 유동 멤브레인 여과 모듈 M39를 전새했는데, 이것은 플레이트 상에 장착된 일련의 평행한 평탄 시트형 멤브레인을 수용했다. 상기 모듈은 고점도 생성물과 발효 배양액의 한외여과(ultrafiltration) 및 나노 여과(nano-filtration)에 적합한 것으로 지적되었다. 상기 모듈의 멤브레인은 항생제, 효소, 혈액 제품 및 이스트 추출물의 처리에서 이용하기 위해 개발되었다. 그러나 약물 개발 연구를 위한 수계 약초 추출물의 처리에 적합한 유닛에 대해 언급된 바는 없다.At the ACHEMA 2003 exhibition, Thomas Zachrisson of Alfa Laval Engineering Group, Tumba, Sweden, transferred the plate and frame cross flow membrane filtration module M39, which housed a series of parallel flat sheet membranes mounted on the plate. The module has been pointed out as suitable for ultrafiltration and nano-filtration of high viscosity products and fermentation broths. The membrane of the module was developed for use in the treatment of antibiotics, enzymes, blood products and yeast extracts. However, no mention is made of units suitable for the treatment of aquatic herbal extracts for drug development studies.

Columbia, Md-based W.R. Gace의의 부문인 Grace Davison Membranes는 폴리아미드로 만들어지고 STARMEM이라 알려진 일련의 유기 용매 나노 여과(OSN) 멤브레인의 제조 방법을 보고했다. 이들 멤브레인은 용매와 온도에 대해 안정하며 용질 분자 90%를 걸러낸다. 이들 OSN 멤브레인은 유기 용매로부터 항생제를 분리할 수 있으며, 저비점 용매에 대해 고비점 용매를 교환시키고 상 전달 촉매분해 및 유기 금속 촉매분해와 같은 공정에서 생성물로부터 촉매를 분리시킬 수 있다. 그러나, 약물 개발 연구를 위한 수계 약초 추출물의 농축에 적합한 유닛에 대해 언급된 바는 없다.Columbia, Md-based W.R. Grace Davison Membranes, a division of Gace, has reported how to make a series of organic solvent nano filtration (OSN) membranes made of polyamide and known as STARMEM. These membranes are stable to solvent and temperature and filter out 90% of the solute molecules. These OSN membranes can separate antibiotics from organic solvents, exchange high boiling solvents for low boiling solvents, and separate catalysts from products in processes such as phase transfer catalysis and organometallic catalysis. However, no mention is made of units suitable for the concentration of aqueous herbal extracts for drug development studies.

독일 아켄 소재 Puron Company의 Olaf Kiepe는 ACHEMA 2003 전시회에서 수처리용 멤브레인을 전시했다. 상기 회사는 폴리에스테르 상에 담지된 폴리에테르설폰으로 된 활성막을 제조한다. 이들 멤브레인의 잠재적 응용으로는 도시 폐수 처리, 음용수 생산 및 기타 산업적 응용이 포함된다.Olaf Kiepe of Puron Company, Aken, Germany, exhibited water treatment membranes at the ACHEMA 2003 exhibition. The company manufactures an active membrane of polyethersulfone supported on polyester. Potential applications of these membranes include municipal wastewater treatment, drinking water production, and other industrial applications.

ACHEMA 2003 전시회에 참가한 KERASEP Company의 Nathalie Garassino는 지르코니아와 티타니아 멤브레인의 막으로 라이닝된 세라믹 물질로 만들어진 튜브형 모듈을 전시했다. 이들 멤브레인의 잠재적 응용으로는 소프트 드링크, 과일 주스 및 발효액의 정화, 우유의 마이크로 여과 및 생분해성 폐수의 처리가 포함된다.At the ACHEMA 2003 exhibition, Nathalie Garassino of KERASEP Company exhibited a tubular module made of ceramic material lined with membranes from zirconia and titania membranes. Potential applications of these membranes include soft drinks, clarification of fruit juices and fermentation broths, microfiltration of milk and treatment of biodegradable wastewater.

종래에, 모든 수용액의 농축은 천연 상태에서 태양 에너지를 이용하거나 인공적으로 강제 증발을 통하거나 하는 증발에 의해 수행된다. 태양 에너지를 이용한 증발은 무상의 에너지를 활용하고 실온에 가까운 온도에서 증발을 행할 수 있으므로 매력적이다. 그러나, 용액을 햇빛에 노출시켜야 하므로 성분이 광변화성(photolabile)일 경우에는 문제가 있다. 이것은 물과 같은 용매를 증발시켜야 할 경우, 전형적으로 65℃보다 높은 고온의 적용을 내포한다.Conventionally, the concentration of all aqueous solutions is carried out by evaporation in the natural state using solar energy or artificially via forced evaporation. Evaporation using solar energy is attractive because it utilizes free energy and can evaporate at temperatures close to room temperature. However, there is a problem when the component is photolabile because the solution must be exposed to sunlight. This implies application of high temperatures, typically higher than 65 ° C., when it is necessary to evaporate a solvent such as water.

잠재적 생물활성에 대해 광범위하게 연구되고 있는 수계 약초 추출물은 전형적으로 농축용 회전식 증발기를 이용하여 실험실에서 처리된다. 연후에, 농축액은 추가로 냉동 건조 처리되고, 이어서 생물학적 분석(bioassay)을 위해 샘플링된다. 이 방법의 한 가지 단점은 회전식 증발기에서 추출물이 농축되는 속도에 의해 연구 의 처리량이 제한될 수 있다는 점이다. 또 다른 단점은 추출물을 높은 온도에서 처리함으로써, 추출물 중의 성분이 그러한 고온에서의 장시간 노출에 의해, 특히 상기 성분이 광변화성인 경우, 영향을 받을 것인가에 대한 불확실성이 있다는 점이다.Aqueous herbal extracts, which have been extensively studied for their potential bioactivity, are typically processed in the laboratory using concentrated rotary evaporators. Afterwards, the concentrate is further freeze dried and then sampled for bioassay. One disadvantage of this method is that the throughput of the study can be limited by the rate at which the extract is concentrated in the rotary evaporator. Another disadvantage is that by treating the extract at high temperatures, there is an uncertainty as to whether the components in the extract will be affected by prolonged exposure at such high temperatures, especially when the components are photovariable.

멤브레인 기반 탈수는 종래 기술에서 기재된 바와 같이 식품 및 제약 산업과 같은 여러 가지 산업에서 널리 이용되어 왔다. 그러나, 종래 기술 문헌의 조사 및 특허 검색을 통하여도 앞에서 언급한 목적에 대한 것과 같은 수계 약초 추출물의 농축을 위한 어떠한 멤브레인 기반 장치도 나타나지 않았다. 이것은 이미 보고된 멤브레인의 탈수 적용을 감안할 때 자명하게 생각될 수도 있지만, 연구자들은 이러한 목적에 적합한 멤브레인 기반 장치가 시판된 바가 없기 때문에, 회전식 증발기의 이용에 계속해서 의존해 온 것도 사실이다. 반면에, 박막 복합 역삼투 나선형 멤브레인 모듈에 기초한 장치가 발명자에 의해 제조되어, 약물 개발 연구 목적으로 인도에서 앞서가는 실험실에 제공되었을 때, 그러한 연구에 다년간 관계한 실험실인 인도 루크나우 소재 Central Institute of Medicinal & Aromatic Plants(CIMAP)의 임원이 언급한 다음과 같은 코멘트로부터 명백한 바와 같이, 상기 장치의 활용에 대한 긍정적 견해는 엄청난 것이었다: "CIMAP에 제공된 두 유닛의 수 추출기/농축기 장치는 매우 양호하게 작동한다. 상기 유닛은 CIMAP에서 제조되는 수 추출물의 산출량을 증가시키는 데 참으로 유용했다". 본 발명의 장치를 제공 받은 다른 많은 실험실의 반응도 동일했다. 이에 본 발명자들은 수계 약초 추출물의 농축에 응용하고자 하는 본 발명의 장치가 신규성이 있으며 매우 유용하다는 결론을 내리 지 않을 수 없다.Membrane based dehydration has been widely used in many industries, such as the food and pharmaceutical industries, as described in the prior art. However, investigations and patent searches of prior art documents did not reveal any membrane based devices for the concentration of aqueous herbal extracts, such as for the aforementioned purpose. This may seem obvious given the already reported dehydration applications of membranes, but researchers have continued to rely on the use of rotary evaporators because no membrane-based device has been available for this purpose. On the other hand, when devices based on thin film composite reverse osmosis spiral membrane modules were manufactured by the inventor and provided to leading laboratories in India for drug development research purposes, the Institute of Central Institute of Lucknow, India, a laboratory involved in such research for many years. As evident from the following comments mentioned by the executives of Medicinal & Aromatic Plants (CIMAP), the positive view on the utilization of the device was enormous: "The water extractor / concentrator device of the two units provided to CIMAP worked very well. The unit was indeed useful for increasing the yield of water extracts produced in CIMAP. The reactions of many other laboratories provided with the device of the present invention were also the same. The present inventors have concluded that the apparatus of the present invention to be applied to the concentration of the water-based herbal extract is novel and very useful.

발명의 목적Purpose of the Invention

본 발명의 주된 목적은, 앞에서 언급한 단점을 배제하는, 수용액 농축 장치를 개발하는 것이다.The main object of the present invention is to develop an aqueous solution concentration apparatus, which eliminates the above mentioned disadvantages.

본 발명의 또 다른 목적은, 수계 추출물의 농축의 대부분이 회전식 증발기에서 진공 증류하는 종래의 방법보다 더 높은 처리량으로 수행될 수 있는 장치를 개발하는 것이다.It is another object of the present invention to develop an apparatus in which most of the concentration of the aqueous extract can be carried out at a higher throughput than the conventional method of vacuum distillation in a rotary evaporator.

본 발명의 또 다른 목적은, 약초 추출물의 수용액을 탈수하는 방법을 개발하는 것이다.Another object of the present invention is to develop a method for dehydrating an aqueous solution of herbal extracts.

본 발명의 또 다른 목적은, 농축된 추출물이 식물 성분, 염 및 필수적인 생물활성 분자를 흡수/유지하도록 하는 장치를 개발하는 것이다.Another object of the present invention is to develop a device which allows the concentrated extract to absorb / retain plant components, salts and essential bioactive molecules.

본 발명의 또 다른 목적은, 주변 온도에서 작동할 수 있고 열에 대해 안정성이 낮은 생물활성 분자의 분해를 방지할 수 있는 장치를 개발하는 것이다.It is another object of the present invention to develop a device capable of operating at ambient temperature and preventing the degradation of bioactive molecules which are low in stability to heat.

본 발명의 또 다른 목적은, 자동 세척 사이클에 의해 사용되는 멤브레인의 효능과 수명이 증가되는 장치를 개발하는 것이다.Another object of the present invention is to develop a device which increases the efficacy and life of the membrane used by the automatic cleaning cycle.

본 발명의 또 다른 목적은, 생물학적 분석에 바람직한 형태로 식물 추출물을 제조하는 데 필요한 총시간을 실질적으로 단축할 수 있는 장치를 개발하는 것이다.It is yet another object of the present invention to develop an apparatus which can substantially shorten the total time required to prepare plant extracts in a form suitable for biological analysis.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 회전식 증발기보다 더 저렴하게 약초 추출물의 농축에 활용할 수 있으면서도 주변 조건 하에서 더 빠른 처리량을 가능하게 하는 장치를 제조하는 것이다.It is yet another object of the present invention to produce an apparatus which allows for faster throughput under ambient conditions while being able to utilize the concentration of herbal extracts at a lower cost than conventional rotary evaporators.

본 발명의 또 다른 목적은, 잠재적으로 유망한 리드 추출물을 대량으로 처리하고, 궁극적으로 수계 식물 추출물로부터 생물활성 물질을 상업적으로 생산하도록 대형화(scale up)가 가능한 장치를 개발하는 것이다.It is yet another object of the present invention to develop a device that is capable of treating potentially promising lead extracts in large quantities and ultimately to scale up to commercially produce bioactive materials from aqueous plant extracts.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치 및 그러한 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 또한 상기 멤브레인 기반 장치를 이용하여 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 방법으로서, 수용액 용기에 수용액을 공급하는 단계, 부유 입자를 제거하기 위해 상기 공급된 용액을 여과하는 단계, 얻어지는 여과 용액을 멤브레인 모듈에 통과시키는 단계, 투과액을 분리하여 멤브레인 모듈에서 농축하는 단계 및 고도로 농축된 최종 농축액을 얻기 위해 상기 농축액을 복수회 재순환시키는 단계를 포함하는 농축 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved membrane-based device and a method of making such a device, as shown in FIGS. A method for more effectively and rapidly concentrating to about 95%, comprising: supplying an aqueous solution to an aqueous solution container, filtering the supplied solution to remove suspended particles, passing the resulting filtrate solution through a membrane module, and permeation Separating and concentrating the liquid in a membrane module and recycling the concentrate a plurality of times to obtain a highly concentrated final concentrate.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치 및 그러한 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 또한 상기 멤브레인 기반 장치를 이용하여 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 방법으로서, 수용액 용기에 수용액을 공급하는 단계, 부유 입자를 제거하기 위해 상기 공급된 용액을 여과하는 단계, 얻어지는 여과 용액을 멤브레인 모듈에 통과시키는 단계, 투과액을 분리하여 멤브레인 모듈에서 농축하는 단계 및 고도로 농축된 최종 농축액을 얻기 위해 상기 농축액을 복수회 재순환시키는 단계를 포함하는 농축 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved membrane-based device and a method of making such a device, as shown in FIGS. A method for more effectively and rapidly concentrating to about 95%, comprising: supplying an aqueous solution to an aqueous solution container, filtering the supplied solution to remove suspended particles, passing the resulting filtrate solution through a membrane module, and permeation Separating and concentrating the liquid in a membrane module and recycling the concentrate a plurality of times to obtain a highly concentrated final concentrate.

본 발명은, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 다음을 포함한다:The present invention is directed to an improved membrane-based device for more effectively and rapidly concentrating an aqueous solution up to about 95%, as shown in FIGS. 1 to 4, wherein the device includes:

구성요소 번호Component number 장치의 구성요소에 대한 설명Description of the components of the device 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 66 추출물 용액이 필터 용기(3)로 유입되기 위해 통과하는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution enters the filter vessel (3) 77 멤브레인 모듈로서, 이를 통해 투과물이 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환됨 Membrane module, through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 1515 청정 용액이 멤브레인 모듈(7)로 유입되기 위해 통과하는 섬유 필터 Fiber filter through which clean solution enters the membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane

본 발명의 또 다른 실시예는, 약초 추출물을 농축하는 데 특히 효과적인 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a device that is particularly effective for concentrating herbal extracts.

본 발명의 또 다른 실시예는, 기본 설계 및 조작 파라미터를 전혀 변경하지 않고 대형화될 수 있는 장치를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an apparatus that can be enlarged without changing the basic design and operation parameters at all.

본 발명의 또 다른 실시예는, 실온, 바람직하게는 약 25℃에서 기능을 발휘함으로써 용액의 안정성을 유지시키는 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an apparatus for maintaining the stability of a solution by exerting a function at room temperature, preferably about 25 ° C.

본 발명의 또 다른 실시예는, 거품을 일으키지 않고 수용액을 농축하는 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an apparatus for concentrating an aqueous solution without foaming.

본 발명의 또 다른 실시예는, 용액의 모든 성분이 유지되는 농축물을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a concentrate in which all components of the solution are maintained.

본 발명의 또 다른 실시예는, 공급액을 연속적으로 공급하기 위한 저장조로 사용되는 수직형 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a vertical container used as a reservoir for continuously supplying a feed liquid.

본 발명의 또 다른 실시예는, 연속적으로 물을 제거하는, 배출 밸브를 구비한 투과물 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a permeate vessel with a discharge valve that continuously removes water.

본 발명의 또 다른 실시예는, 에어 블리딩 밸브(air bleeding valve)와 결합하여 부유 입자 및 갇혀 있는 공기를 각각 제거시킬 수 있고, 그 결과 청정 용액만을 멤브레인 모듈로 유입시키는 필터 용기를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a filter vessel that can be combined with an air bleeding valve to remove suspended particles and trapped air, respectively, resulting in only clean solution entering the membrane module.

본 발명의 또 다른 실시예는, 나선형 박막 복합 멤브레인을 수용하고, 다른 성분들을 유지하면서 물을 통과시키고 용액을 시스템 내에 순환시키는 멤브레인 모듈을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a membrane module that accommodates a helical thin film composite membrane, passes water while circulating other components and circulates a solution into the system.

본 발명의 또 다른 실시예는, 조작에 있어서 배출/세척 모드 동안 수용액/물의 경로를 변경하는 것을 보조하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a solenoid valve that assists in changing the path of the aqueous solution / water during the discharge / wash mode in operation.

본 발명의 또 다른 실시예는, 수용액의 연속적 유동을 위해 적절한 압력을 제공하는 압력 펌프를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a pressure pump that provides a suitable pressure for the continuous flow of the aqueous solution.

본 발명의 또 다른 실시예는, ON 및 OFF 스위치와 결부되어 수용액의 농축 및 최적 수명을 위한 멤브레인의 연속적 세척을 보조하는 컨트롤 패널을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a control panel in conjunction with ON and OFF switches to assist in the concentration of the aqueous solution and the continuous cleaning of the membrane for optimum lifetime.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 6:1인 멤브레인 모듈을 제공한다.Another embodiment of the invention provides a membrane module having a length: diameter ratio of about 6: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 총두께가 130∼170 ㎛ 범위인 멤브레인을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a membrane having a total thickness in the range of 130 to 170 μm.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 4:1인 수용액 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an aqueous container having a length: diameter ratio of about 4: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 4:1인 투과물 용기를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a permeate vessel having a length: diameter ratio of about 4: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 농축 모드, 배출 모드 및 세척 모드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 모드로 유동 방향을 제어하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a solenoid valve for controlling the flow direction in a mode selected from the group consisting of concentration mode, discharge mode and wash mode.

본 발명의 또 다른 실시예는, 수용액을 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치의 제조 방법을 제공하며, 상기 장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 방식으로 조립함으로써 제조된다.Yet another embodiment of the present invention provides a method of making an improved membrane-based device that concentrates an aqueous solution more quickly and effectively up to 95%, which device is manufactured by assembling in the manner shown in FIGS.

본 발명의 또 다른 실시예는, 도면에 나타낸 방식으로 전술한 구성 요소를 포함하는 장치를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an apparatus comprising the aforementioned components in the manner shown in the drawings.

본 발명은 도 1 내지 도 4의 멤브레인 기반 장치를 사용하여 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 방법으로서, 하기 단계를 포함한다:The present invention provides an improved method for more effectively and rapidly concentrating an aqueous solution up to about 95% using the membrane based device of FIGS. 1-4, comprising the following steps:

a. 수용액 용기(1)에 수용액을 공급하는 단계,a. Supplying an aqueous solution to the aqueous solution container 1,

b. 부유 입자를 제거하기 위해 상기 공급된 용액을 여과하는 단계,b. Filtering the supplied solution to remove suspended particles,

c. 얻어지는 상기 여과된 용액을 멤브레인 모듈(7) 내로 통과시키는 단계,c. Passing the resulting filtered solution into membrane module 7,

d. 멤브레인 모듈에서 투과물과 농축물을 분리하는 단계, 및d. Separating permeate and concentrate in the membrane module, and

e. 고도로 농축된 최종 농축물을 얻기 위해 상기 농축물을 복수회 재순환시키는 단계.e. Recycling the concentrate a plurality of times to obtain a highly concentrated final concentrate.

본 발명의 또 다른 실시예는, 도면에 나타낸 방식으로 전술한 구성 요소를 포함하는 장치를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an apparatus comprising the aforementioned components in the manner shown in the drawings.

본 발명의 또 다른 실시예는, 약초 추출물을 농축하는 데 특히 효과적인 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method that is particularly effective for concentrating herbal extracts.

본 발명의 또 다른 실시예는, 기본 설계 및 조작 파라미터를 전혀 변경하지 않고 대형화될 수 있는 장치를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an apparatus that can be enlarged without changing the basic design and operation parameters at all.

본 발명의 또 다른 실시예는, 실온, 바람직하게는 약 25℃에서 수행되는 방법을 제공한다.Another embodiment of the invention provides a process carried out at room temperature, preferably at about 25 ° C.

본 발명의 또 다른 실시예는, 거품을 일으키지 않는 수용액의 농축물을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a concentrate of an aqueous solution which does not foam.

본 발명의 또 다른 실시예는, 용액의 모든 성분이 유지되는 농축물을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a concentrate in which all components of the solution are maintained.

본 발명의 또 다른 실시예는, 공급액을 연속적으로 공급하기 위한 저장조로 사용되는 수직형 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a vertical container used as a reservoir for continuously supplying a feed liquid.

본 발명의 또 다른 실시예는, 연속적으로 물을 제거하는, 배출 밸브를 구비한 투과물 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a permeate vessel with a discharge valve that continuously removes water.

본 발명의 또 다른 실시예는, 에어 블리딩 밸브와 결합하여 부유 입자 및 갇혀 있는 공기를 각각 제거시킬 수 있고, 그 결과 청정 용액만을 멤브레인 모듈로 유입시키는 필터 용기를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a filter vessel that can be combined with an air bleeding valve to remove suspended particles and trapped air, respectively, thereby introducing only clean solution into the membrane module.

본 발명의 또 다른 실시예는, 나선형 박막 복합 멤브레인을 수용하고, 다른 성분들을 유지하면서 물을 통과시키고 용액을 시스템 내에 순환시키는 멤브레인 모듈을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a membrane module that accommodates a helical thin film composite membrane, passes water while circulating other components and circulates a solution into the system.

본 발명의 또 다른 실시예는, 조작에 있어서 배출/세척 모드 동안 수용액/물의 경로를 변경하는 것을 보조하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a solenoid valve that assists in changing the path of the aqueous solution / water during the discharge / wash mode in operation.

본 발명의 또 다른 실시예는, 수용액의 연속적 유동을 위해 적절한 압력을 제공하는 압력 펌프를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a pressure pump that provides a suitable pressure for the continuous flow of the aqueous solution.

본 발명의 또 다른 실시예는, ON 및 OFF 스위치와 결부되어 수용액의 농축 및 최적 수명을 위한 멤브레인의 연속적 세척을 보조하는 컨트롤 패널을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a control panel in conjunction with ON and OFF switches to assist in the concentration of the aqueous solution and the continuous cleaning of the membrane for optimum lifetime.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 6:1인 멤브레인 모듈을 제공한다.Another embodiment of the invention provides a membrane module having a length: diameter ratio of about 6: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 총두께가 130∼170 ㎛ 범위인 멤브레인을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a membrane having a total thickness in the range of 130 to 170 μm.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 4:1인 수용액 용기를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an aqueous container having a length: diameter ratio of about 4: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 길이:직경의 비가 약 4:1인 투과물 용기를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a permeate vessel having a length: diameter ratio of about 4: 1.

본 발명의 또 다른 실시예는, 농축 모드, 배출 모드 및 세척 모드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 모드로 유동 방향을 제어하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a solenoid valve for controlling the flow direction in a mode selected from the group consisting of concentration mode, discharge mode and wash mode.

본 발명의 또 다른 실시예는, 잔류 체적(hold-up volume)을 제거하는 데 도움이 되는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method that helps to remove the hold-up volume.

본 발명의 또 다른 실시예는, 멤브레인 오손(fouling)을 최소화하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method of minimizing membrane fouling.

본 발명의 또 다른 실시예는, 용액의 오염을 방지하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method of preventing contamination of a solution.

본 발명은 수계 약초 추출물의 개선된 농축 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 보다 신속한 조작 및 열에 불안정한 성분의 열적 분해에 대한 감수성(susceptibility)의 감소를 위해 주변 온도에서 상기 추출물의 멤브레인 기반 탈수에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은 또한 무인 가동이 가능하다.The present invention relates to an improved method of concentrating aquatic herbal extracts. More specifically, the present invention relates to membrane-based dehydration of the extract at ambient temperature for faster manipulation and reduced susceptibility to thermal decomposition of thermally labile components. The system of the present invention is also capable of unmanned operation.

1. 하기 사항을 포함하는 장치를 통해 약초 추출물의 멤브레인 기반 농축 방법:1. Membrane-based concentration method of herbal extracts through a device comprising:

(i) 용질 성분을 걸러내면서 물을 투과시킬 수 있는 반투과성 멤브레인이 플라스틱 본체(17)에 일체화된 주된 멤브레인 모듈(7), 추출 용액이 섬유 필터(15)가 장착된 필터 용기(3)를 통과한 후 추출 용액을 멤브레인 모듈(7) 내에 채널화하여 유입시킬 수 있는 다이어프램형 압력 펌프(6), 및 투과물의 경로를 변경시켜 농축된 추출물 용액을 추출물 용기(1)에 재순환시킬 수 있는 하나 이상의 솔레노이드 밸브(8, 9).(i) the main membrane module 7 in which a semi-permeable membrane capable of permeating water while filtering the solute component is integrated into the plastic body 17, and the extraction solution passes through the filter vessel 3 equipped with the fiber filter 15. One or more diaphragm-type pressure pumps (6), which can then channelize and extract the extraction solution into the membrane module (7), and recirculate the concentrated extract solution to the extraction vessel (1) by changing the path of the permeate Solenoid valves (8, 9).

(ⅱ) 멤브레인 모듈, 후방 챔버 내의 압력 펌프 및 장치의 전방 챔버 내의 추출물 용기와 투과물 용기에 인접하게 고정된 필터 용기의 조합. 여기서 후방 챔버에 장착된 솔레노이드 밸브(10, 11)는 배출 모드에서, 용액의 유동을 공기압을 이용하여 멤브레인 모듈로부터 추출물 용기로 밀어낼 수 있고, 이 때 공기는 외부 에어 컴프레서로부터 공급된다.(Ii) a combination of a membrane module, a pressure pump in the rear chamber and a filter vessel fixed adjacent to the extract vessel and the permeate vessel in the front chamber of the apparatus. The solenoid valves 10, 11 mounted in the rear chamber here can in the discharge mode push the flow of solution from the membrane module into the extract vessel using air pressure, with air supplied from the external air compressor.

(ⅲ) 상기 멤브레인 모듈(7)에는 또한 압력 펌프(6), 필터 용기(3) 및 세척 모드에서 멤브레인을 세척하기 위한 물 공급원에 가요성 튜브를 통해 연결된 복수의 솔레노이드 밸브(12, 13)가 제공된다.(Iii) The membrane module 7 also has a plurality of solenoid valves 12, 13 connected via a flexible tube to a pressure pump 6, a filter vessel 3 and a water source for cleaning the membrane in the cleaning mode. Is provided.

본 발명의 또 다른 실시예는, 수계 추출물, 보다 바람직하게는 지나치게 점성 또는 오일형이 아니고 과도한 양의 삼투압 상승 성분을 함유하지 않은 수계 추출물의 농축에 특히 유용하다.Another embodiment of the present invention is particularly useful for the concentration of aqueous extracts, more preferably aqueous extracts that are not too viscous or oily and do not contain excessive amounts of osmotic pressure-boosting components.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 반투과성 멤브레인은 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 블렌드, 폴리아미드 필름 등과 같은 역삼투 적용에 적합한 형태로 되어 있고, 보다 바람직하게는 정상 테스트 조건에서 염 제거능(salt rejection capability)이 ＞95%, 보다 바람직하게는 염 제거능이 ＞99%인 박막 복합 역삼투 멤브레인으로 되어 있다.In another embodiment of the invention, the semipermeable membrane is in a form suitable for reverse osmosis applications such as cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose blends, polyamide films, and the like, more preferably salt removal ability under normal test conditions. rejection capability) of> 95%, more preferably, a thin film composite reverse osmosis membrane having a salt removal capability of> 99%.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 박막 복합 멤브레인은 섬유 보강 플라스틱 본체/ABS 플라스틱 본체 내에 'O' 링 및 바이패스 밀봉재와 일체화되어 있다.In another embodiment of the invention, the thin film composite membrane is integrated with an 'O' ring and a bypass seal in a fiber reinforced plastic body / ABS plastic body.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 원동기(prime mover)는 최적 유동을 형성하기 위한 상기와 같은 다이어프램형 압력 펌프이다.In another embodiment of the present invention, the prime mover is such a diaphragm type pressure pump to form an optimum flow.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 필터 용기는 종래의 섬유 필터를 구비한 필터와 같은 것이다.In another embodiment of the present invention, the filter vessel is the same as a filter with a conventional fiber filter.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 솔레노이드 밸브는 유동 경로를 변경시키는 데 도움을 주는 종래의 밸브와 같은 것이다.In another embodiment of the present invention, the solenoid valve is like a conventional valve to help change the flow path.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 수계 추출물 용액을 10∼95%, 보다 실제적으로는 50∼80%의 범위로 농축할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the apparatus can concentrate the aqueous extract solution in the range of 10-95%, more practically 50-80%.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 주변 온도에서 실행될 수 있는 상기 장치는 열에 민감한 수계 추출물의 농축에 특히 유용하다.In another embodiment of the present invention, the device, which can be run at ambient temperature, is particularly useful for the concentration of heat sensitive aqueous extracts.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 장치의 특별한 설계에 의해 농축 공정중에 거품의 형성이 억제되고, 따라서 추출물이 식물의 사포닌(saponin)과 같은 거품 형성 촉진 물질을 함유하여, 종래의 열 방식 농축 방법을 통해 이들 추출물을 농축하는 것이 매우 곤란할 경우에 특히 효과적이다.In another embodiment of the present invention, the special design of the device prevents the formation of bubbles during the concentration process, so that the extract contains foam formation promoting substances, such as saponins of plants, so that conventional thermal concentration It is particularly effective when it is very difficult to concentrate these extracts via the method.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 농축된 추출물 용액에 식물 성분, 염 및 필수 생물활성 분자를 다량 유지할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the device can maintain large amounts of plant components, salts and essential bioactive molecules in a concentrated extract solution.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 투과물 중의 유기 물질의 손실을 ＜0.5% 수준으로 더욱 최소화하도록 재처리하기 위해 투과물을 추출 용기에 넣을 수 있다.In another embodiment of the present invention, the permeate may be placed in the extraction vessel for reprocessing to further minimize the loss of organic matter in the permeate to <0.5%.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 설계는 적응성이 있어서, 투과물을 제2 RO 모듈에서 재처리하고 제2 RO 모듈로부터의 투과물을 제3 RO 모듈에서 추가로 재처리하는 한편 각 단게에서 나오는 농축물을 원 추출물 용기로 피드백함으로써 식물 물질이 거의 완전히 제거된(＜0.1%) 투과물을 얻을 수 있다.In another embodiment of the invention, the design is adaptable, such that the permeate is reprocessed in the second RO module and the permeate from the second RO module is further reprocessed in the third RO module while at each step Feeding the resulting concentrate back to the original extract vessel yields a permeate with nearly complete removal of plant material (<0.1%).

본 발명의 또 다른 실시예에서, 달성 가능한 농축 정도는 펌프 압력을 증가시키는 동시에 멤브레인의 제거 효율(rejection efficiency)을 증가시키고, 최종 투과물에서의 손실을 더욱 최소화하기 위해 일련의 멤브레인 모듈을 설치함으로써 높일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the degree of concentration achievable increases the pump pressure while simultaneously increasing the rejection efficiency of the membrane and by installing a series of membrane modules to further minimize losses in the final permeate. It can increase.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 기본 설계 및 조작 파라미터를 크게 변경하지 않고 대용량의 수계 약초 추출물을 처리하도록 대형화될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the device can be enlarged to handle large amounts of aquatic herbal extracts without significantly altering the basic design and operating parameters.

수계 약초 추출물 농축을 위한 멤브레인 기반 장치를 실시예 및 본 명세서에 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.A membrane-based device for concentrating aquatic herbal extracts will be described with reference to the Examples and the drawings appended hereto.

본 발명의 장치가 미생물 추출물, 조류(藻類) 추출물 및 동물성 추출물과 같은 다른 수계 생물활성 추출물의 농축에 유용하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the device of the present invention is useful for concentrating other aqueous bioactive extracts such as microbial extracts, algal extracts and animal extracts.

본 발명은 멤브레인 기반 장치를 이용한 수계 약초 추출물의 개선된 농축 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 약물 개발 연구에 있어서 실험실 규모로 경험하게 되는 바와 같이 1∼20리터 범위의 체적을 가진 추출물의 농축에 관한 것이다. 상기 장치는 그러한 목적에서 종래에 사용된 회전식 증발기에 대한 탁월한 대안이다. 주된 이점은 다음과 같다: (i) 추출물이 지나치게 점성이거나 오일형이 아니고 과도한 양의 삼투압 증가 성분을 함유하지 않은 대부분의 경우에 보다 빠른 농축 속도, (ⅱ) 추출물 중 열에 불안정한 성분의 열적 분해에 대한 감수성을 감소시키는 주변 온도에서의 조작, 및 (ⅲ) 회전식 증발기에서, 특히 추출물이 식물의 사포닌과 같은 거품 형성 물질을 함유하는 경우에 흔히 겪게 되는 거품 형성 문제의 배제. 농축된 잔류물은 필수적 약초 성분을 보존하며 최종 투과물에서의 손실은 무시할 정도이다.The present invention is directed to an improved method for concentrating aqueous herb extracts using membrane based devices. More specifically, the present invention relates to the concentration of extracts having a volume in the range of 1-20 liters as experienced on a laboratory scale in drug development research. The device is an excellent alternative to the rotary evaporators conventionally used for that purpose. The main advantages are: (i) a faster concentration rate in most cases where the extract is not too viscous or oily and does not contain excessive amounts of osmotic pressure increasing components, and (ii) the thermal degradation of thermally labile components in the extract. Operation at ambient temperature to reduce sensitivity, and (iii) elimination of foaming problems commonly encountered in rotary evaporators, especially where the extract contains foaming substances such as saponins of plants. The concentrated residue preserves essential herbal ingredients and the losses in the final permeate are negligible.

약초 추출물의 농축을 위한 본 발명의 장치는 다음으로 구성된다:The apparatus of the present invention for concentrating herbal extracts consists of:

i. 공급액(feed)인 원료 추출물의 연속적 공급을 위한 저장조로 사용되는 수직형 용기i. Vertical container used as a reservoir for the continuous supply of feed extracts as feed

ⅱ. 물의 연속적 제거를 위한, 배출 밸브를 구비한 투과물 용기Ii. Permeate vessel with discharge valve for continuous removal of water

ⅲ. 에어 블리딩 밸브와 결합하여 부유 입자 및 갇혀 있는 공기를 각각 제거시킬 수 있고, 그 결과 청정 용액만을 멤브레인 모듈로 유입시키는 필터 용기Iii. Can be combined with an air bleeding valve to remove suspended particles and trapped air, respectively, resulting in a filter vessel that only introduces clean solution into the membrane module

ⅳ. 나선형 박막 복합 멤브레인을 수용하고, 다른 성분들을 유지하면서 물을 통과시키고 추출물을 시스템 내에 순환시키는 멤브레인 모듈Iii. Membrane module to accommodate spiral thin film composite membranes, pass water while circulating the extracts in the system while maintaining other components

v. 조작에 있어서 배출/세척 모드 동안, 그리고 농축, 배출 및 세척 공정 동안 추출물/물의 경로를 변경하기 위한 솔레노이드 밸브v. Solenoid valve for changing the extract / water path during operation in the drain / wash mode and during the concentration, drain and wash processes

ⅵ. 멤브레인 표면 상의 추출물의 연속적 유동 및 세척 공정 동안 물의 유동을 위해 적절한 압력을 제공하는 압력 펌프Iii. Pressure pump providing adequate pressure for the continuous flow of the extract on the membrane surface and the flow of water during the washing process

ⅶ. ON 및 OFF 스위치와 결부되어 수계 약초 추출물의 농축 및 최적 수명을 위한 멤브레인의 연속적 세척을 위한 컨트롤 패널.Iii. Control panel for condensation of aqueous herb extracts and for continuous cleaning of membranes for optimum lifetime in conjunction with ON and OFF switches.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 전방 사시도이다.1 is a front perspective view of a device according to the invention.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 후방 사시도이다.2 is a rear perspective view of the device according to the invention.

도 3은 에어 블리딩 밸브와 결합된 장치의 필터 용기를 나타내는 도면이다.3 shows the filter vessel of the device in combination with an air bleeding valve.

도 4는 본 발명에 따른 장치의 멤브레인 모듈을 나타내는 도면이다.4 shows a membrane module of the device according to the invention.

도 5a는 본래의 식물 추출물의 HPLC 프로파일이다.5A is an HPLC profile of the original plant extract.

도 5b는 추출물로부터 투과된 투과물의 HPLC 프로파일이다.5B is an HPLC profile of the permeate transmitted from the extract.

도 5c는 제2 투과물을 얻기 위한 재순환 투과물의 HPLC 프로파일이다.5C is an HPLC profile of the recycle permeate to obtain a second permeate.

도 5d는 증류수의 HPLC 프로파일이다.5D is an HPLC profile of distilled water.

도 6a는 제1 투과물의 HPLC 프로파일이다.6A is an HPLC profile of the first permeate.

도 6b는 제2 투과물의 HPLC 프로파일이다.6B is an HPLC profile of the second permeate.

본 발명의 장치의 상세한 사항은 본 명세서에 첨부하는 도면 중 도 1 내지 도 4에 나타나 있다.Details of the apparatus of the present invention are shown in FIGS. 1 to 4 of the accompanying drawings.

구성요소 번호Component number 구성요소에 대한 설명Description of the component 도 11 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 도 22 66 추출물 용액이 필터 용기(3)로 유입되기 위해 통과하는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution enters the filter vessel (3) 77 멤브레인 모듈로서, 이를 통해 투과물이 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환됨 Membrane module, through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 도 33 1515 청정 용액이 멤브레인 모듈(7)로 유입되기 위해 통과하는 섬유 필터 Fiber filter through which clean solution enters the membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 도 44 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane

장치의 설명:Description of the device:

본 발명의 장치의 물리적 구현예에서, 멤브레인 모듈(7)은 길이가 12 인치이고 직경이 2인치이고 유효 멤브레인 면적이 0.45㎡이며, 추출물 용액용 입구 및 투과물(도 6)과 재순환되는 농축된 추출물을 위한 2개의 출구를 가진다. 멤브레인은 140∼160㎛의 총두께를 가지며, 종래 기술에 공지되어 있는 바와 같이 박막 복합재로 만들어지고, NaCl 분리에 있어서 평방피트의 멤브레인 면적 및 24시간당 30 갈론의 플럭스(flux)를 가지며, 이 때 225psi의 인가 압력, 25℃의 온도의 표준 테스트 조건 하에서 ＞95% 제거 효율을 가지고, 공급액 중 NaCl 농도 2000mg/L가 수계 약초 추출물 용액의 농축을 위해 선택될 수 있다. 섬유 필터를 구비한 필터 용 기(3)는 수계 추출물 용액이 필터 용기를 통과한 다음 청정 용액이 멤브레인 모듈에 유입되도록 압력 펌프(6) 이전에 설치된다. 다이어프램형 압력 펌프(6)가 후방 챔버 내의 공급 추출물 용액 용기에 연결되어 있다. 펌프는 공급되는 추출물을 가압함으로써 물이 멤브레인을 통해 투과되는 것을 보조하고, 펌프는 또한 세척 모드에서 클리닝 목적을 위해 정상 압력으로 물이 멤브레인 표면 위로 흐를 수 있도록 한다. 아크릴계 물질로 만들어진 추출물 용기(1)는 길이 300mm, 직경 75mm, 유효 체적 1000ml의 원통 형상을 가지며, (i) 추출물 용액을 첨가하기 위한 상부의 개방 덮개(open lid) 및 (ii) 농축된 추출물 수용액을 포집하기 위한 저면의 배출 밸브를 포함한다. 아크릴계 물질로 만들어진 투과물 용기(2)는 길이 300mm, 직경 75mm, 유효 체적 1000ml의 원통 형상을 가지며, 멤브레인을 통과한 후의 투과물(물)을 포집하기 위한 저면의 배출 밸브를 포함한다. 후방 챔버에는 플라스틱 물질로 만들어진 복수의 솔레노이드 밸브(8∼13)가 설치되어 있다. 이들 솔레노이드 밸브는 "농축", "배출" 및 "세척" 모드로 가동하기 위한, ON 및 OFF 스위치를 가진 컨트롤 패널(4, 5)을 통해 AC 전원에 연결되어 있다.In the physical embodiment of the device of the present invention, the membrane module 7 is 12 inches long, 2 inches in diameter, and has an effective membrane area of 0.45 m 2 and is concentrated with recycled inlet and permeate for the extract solution (Figure 6). It has two outlets for the extract. The membrane has a total thickness of 140-160 μm, is made of thin film composites as is known in the art, and has a square foot membrane area and 30 gallons of flux per 24 hours for NaCl separation. With standard testing conditions of 225 psi applied pressure, 25 ° C.,> 95% removal efficiency, 2000 mg / L NaCl concentration in the feed may be selected for concentration of the aqueous herbal extract solution. The filter vessel 3 with a fiber filter is installed before the pressure pump 6 so that the aqueous extract solution passes through the filter vessel and then the clean solution flows into the membrane module. A diaphragm type pressure pump 6 is connected to the feed extract solution vessel in the rear chamber. The pump assists the permeation of water through the membrane by pressurizing the feed to be fed, and the pump also allows water to flow over the membrane surface at normal pressure for cleaning purposes in the cleaning mode. The extract container (1) made of acrylic material has a cylindrical shape of 300 mm in length, 75 mm in diameter, and 1000 ml of effective volume, and includes (i) an open lid at the top for adding the extract solution and (ii) a concentrated extract aqueous solution. It includes a discharge valve on the bottom for collecting the. The permeate container 2 made of acrylic material has a cylindrical shape of 300 mm in length, 75 mm in diameter, and 1000 ml of effective volume, and includes a bottom discharge valve for collecting permeate (water) after passing through the membrane. The rear chamber is provided with a plurality of solenoid valves 8 to 13 made of plastic material. These solenoid valves are connected to AC power via control panels 4 and 5 with ON and OFF switches for operating in "concentrate", "drain" and "wash" modes.

본 발명의 장치의 상세 사항 및 그 가동 방법은 (i) 농축 모드, (ⅱ) 배출 모드 및 (ⅲ) 세척 모드에 대하여 다음과 같다.The details of the apparatus of the present invention and its operation method are as follows for (i) concentration mode, (ii) discharge mode and (iii) washing mode.

(i) 농축 모드: 상부에 개방 덮개와 저면에 출구를 가진 수계 추출물 용기는 아크릴계 물질로 만들어지고, 길이가 30cm이고 직경이 7.5cm인 원통형이다. 희석 용액을 수용하는 상기 추출물 용기는 장치의 후방 측면에 압력 펌프에 연결되어 있다. 희석 용액은 필터의 도움으로 여과되는데, 필터는 멤브레인 모듈 이전에 설치 되어 청정한 용액만이 바이패스 밀봉재를 이용한 TFC 멤브레인을 통과할 수 있게 되어 있다. 이 단계에서, 모듈 상부의 'O' 링은 투과물과 농축된 추출물을 분리한다. 투과물(물)은 투과물 용기로 펌핑되고 농축물은 추출물 용기로 펌핑된다.(i) Concentration mode: The aqueous extract vessel with an open lid on the top and an outlet on the bottom is made of acrylic material and is cylindrical with a length of 30 cm and a diameter of 7.5 cm. The extract vessel containing the dilute solution is connected to a pressure pump on the rear side of the device. The dilution solution is filtered with the aid of a filter, which is installed before the membrane module so that only clean solution can pass through the TFC membrane with the bypass seal. In this step, the 'O' ring at the top of the module separates the permeate and the concentrated extract. Permeate (water) is pumped into the permeate vessel and concentrate is pumped into the extract vessel.

(ⅱ) 배출 모드: 송풍 능력이 5 CFM(분당 입방 피트)보다 큰 공기 압축기가 PVC 관을 통해 솔레노이드 밸브의 개방단에 연결되어 있다. 압축기로부터의 공기는 필터를 통해 멤브레인 모듈에 유입된다. 농축 조작이 완료된 후, 농축물은 압축 공기에 의해 가압되고, 이어서 멤브레인 모듈을 가압하여 잔류 농축물을 추출물 용기에 밀어넣는다. 이어서 투과물 및 추출물 용액이 각각의 용기로부터 인출된다.(Ii) Discharge mode: An air compressor with a blowing capacity greater than 5 CFM (cubic feet per minute) is connected to the open end of the solenoid valve via a PVC pipe. Air from the compressor enters the membrane module through the filter. After the concentration operation is complete, the concentrate is pressurized by compressed air, and then the membrane module is pressurized to push the residual concentrate into the extract vessel. Permeate and extract solution are then withdrawn from each vessel.

(ⅲ) 세척 모드: 저수조에 연결되고 유량이 5∼6 LPM(분당 리터)인 탭(tap)이 PVC 관을 통해 솔레노이드 밸브의 개방단에 연결되어 있다. 저수조로부터의 물은 일정한 유량으로 흐르게 되어 있고, 멤브레인 모듈에 유입되기 전에 압력 펌프 및 필터를 통과한다. 상기 물은 부착성 물질과 점착성 가용 물질을 동반하여 운반하므로, 농축 모드가 작동하기 전에 멤브레인 표면을 철저히 세정하는 것이 필수적이다. 솔레노이드 밸브를 통과한 폐수는 배수구로 폐기된다.(Iii) Flush mode: A tap connected to the reservoir and having a flow rate of 5 to 6 LPM (liters per minute) is connected to the open end of the solenoid valve via a PVC pipe. Water from the reservoir flows at a constant flow rate and passes through a pressure pump and filter before entering the membrane module. Since the water is carried along with the adhesive and tacky soluble materials, it is essential to thoroughly clean the membrane surface before the concentrated mode is activated. Wastewater passing through the solenoid valve is disposed of as a drain.

약초 추출물 수용액을 농축하는 종래의 기술은 햇빛을 이용하거나 또는 고온에서 작동하는 과학적 장치를 이용한 증발 공정을 포함한다. 본 발명에서는, 물은 통과시키고 추출물은 30분 이내에 농축시키는 박막 복합 역삼투 멤브레인을 수용한 나선형 모듈을 통해 주변 온도에서 가압 하에 펌핑된다. 이 장치에서는, 열에 불안정한 생물활성 분자의 분해를 방지할 수 있다.Conventional techniques for concentrating herbal extract aqueous solutions include evaporation processes using scientific apparatus operating with sunlight or at elevated temperatures. In the present invention, the pump is pumped under pressure at ambient temperature through a helical module containing a thin film composite reverse osmosis membrane which allows water to pass and the extract is concentrated within 30 minutes. In this apparatus, it is possible to prevent decomposition of bioactive molecules that are unstable to heat.

식물 추출물의 농축에 있어서, (i) 나선형 멤브레인 모듈; (ⅱ) 다이어프램형 압력 펌프; (ⅲ) 필터 용기; (ⅳ) 백 프레셔(back pressure) 조절기; (v) 일련의 솔레노이드 밸브; (ⅵ) 입구와 출구를 구비한 용액 용기를 조합하여 포함하는 본 발명의 장치의 신규성은, 상기 장치가 주변 온도에서 수계 식물 추출물로부터 연속적이고 신속하게 물을 제거할 수 있고, 따라서 온도에 민감한 생물활성 분자의 분해를 방지하는 점이다. 또한, 나선형 멤브레인 모듈을 이용한 식물 추출물의 농축은, 상기 추출물이 주로 유기 분자로 이루어지고 추출물 중의 다른 용질로 인한 삼투압의 축적이 별로 없을 경우, 75∼90% 수준까지 달성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 신규성은 회전식 증발기를 이용한 종래의 농축 방법에서 때로는 심각한 문제가 되기도 하는 거품 형성 문제가 없다는 점이다. 또 다른 중요한 특징은 소량의 추출물을 농축해야 하는 경우에 특히 결정적인 잔류 체적이 제거되는 점이다. 또 다른 중요한 특징은 멤브레인 오손 및 추출물의 오염 문제를 최소화하는 자동 세척 사이클이다. 또 다른 신규성은 대규모에서도 정확히 동일한 추출물의 농축 방법을 추구할 수 있으며, 대형화에 따른 체적에 대한 표면적의 변동과 같은 문제가 없기 때문에 대형화와 관련된 문제가 없다는 점이다. A concentration of plant extracts comprising: (i) a spiral membrane module; (Ii) diaphragm type pressure pumps; (Iii) a filter vessel; (Iii) a back pressure regulator; (v) a series of solenoid valves; (Iii) The novelty of the device of the present invention comprising a combination of a solution vessel having an inlet and an outlet allows the device to continuously and quickly remove water from an aqueous plant extract at ambient temperature, thus providing a temperature sensitive organism. This is to prevent degradation of the active molecule. In addition, the concentration of the plant extracts using the spiral membrane module can be achieved up to 75-90% level if the extract consists mainly of organic molecules and there is little accumulation of osmotic pressure due to other solutes in the extract. Another novelty of the present invention is that there is no foaming problem which is sometimes a serious problem in conventional concentration methods using rotary evaporators. Another important feature is the elimination of critical residual volumes, especially when small amounts of extracts need to be concentrated. Another important feature is the self-cleaning cycle that minimizes membrane fouling and contamination problems of the extract. Another novelty is that it is possible to pursue exactly the same concentration of extracts on a large scale, and there is no problem with scaling up because there is no problem such as variation in surface area with respect to volume due to scaling up.

서브 시스템과 함께 전술한 신규성을 가능하게 하는 본 발명의 장치에 따른 창의적 단계:Creative steps according to the device of the present invention that enable the novelty described above with a subsystem:

(i) 수계 약초 추출물의 농축을 위한 회전식 증발기를 대체하는 착상(i) The idea of replacing a rotary evaporator for the concentration of aquatic herbal extracts

(ⅱ) 가압 하에 주변 온도에서 물을 제거하기 위해 제공된 박막 복합 멤브레인을 수용한 나선형 멤브레인 모듈(Ii) a spiral membrane module containing a thin film composite membrane provided for removing water at ambient temperature under pressure

(ⅲ) 농축 모드에서 멤브레인의 생물학적 오손(bio-fouling)을 최소화하여 투과시킬 수 있게 하는 멤브레인 표면 상부에서의 가압과 난류의 생성, 및 세척 모드에서 멤브레인 표면의 세척을 위해 다이어프램형 압력 펌프가 제공되었다.(Iii) A diaphragm-type pressure pump is provided for the generation of pressurization and turbulence above the membrane surface, which minimizes permeation of the bio-fouling of the membrane in the concentration mode, and for cleaning the membrane surface in the cleaning mode. It became.

(ⅳ) 섬유 필터를 구비한 필터 용기가 부유 입자를 제거하여 오손 및 초킹(choking)을 최소화하기 위해 여과된 추출물을 멤브레인 모듈에 제공한다.(Iii) A filter vessel with a fiber filter provides the filtered extract to the membrane module to remove suspended particles to minimize fouling and choking.

(v) 백 프레셔 조절기와 결합되어 있는 솔레노이드 밸브가 농축 모드, 세척 모드 및 배출 모드에서 각각 식물 추출 용액, 물 및 공기의 유동을 제공한다.(v) Solenoid valves combined with back pressure regulators provide flow of plant extraction solution, water and air in concentrated, washed and discharged modes, respectively.

(ⅵ) 사용이 편리하고 반복적 사용을 위한 시스템의 청정도를 유지하면서 농축된 추출물을 용이하게 제조할 수 있는 여러 가지 조작을 위한 터치 스크린 컨트롤 패널(Iii) Touch screen control panels for various operations that are easy to use and can easily produce concentrated extracts while maintaining the cleanliness of the system for repeated use.

(ⅶ) 필요에 따라 추출물 용액의 유동을 위해 차단된 공기를 제거하도록 개발시킬 수 있는 에어 블리딩 밸브가 제공되어 있다.(Iii) An air bleeding valve is provided that can be developed to remove blocked air for the flow of the extract solution as needed.

(ⅷ) 잔류 체적 손실의 배제에 의한 추출물 전체의 회수(Iii) recovery of the entire extract by the exclusion of residual volume loss.

이하의 실시예는 예로서 제시되는 것이며 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.The following examples are presented by way of example and should not be construed as limiting the scope of the invention.

실시예Example 1 One

해조류 울바 락투카(Ulva lactuca) 500g을 냉수 800ml 중에 24시간 동안 침지하고 간헐적으로 교반했다. 짙은 호박색 추출물을 분리하고, 체적을 1리터가 되도록 한 다음 추출물 용액 용기(도 1)에 넣었다. 압력 펌프를 이용하여 상기 희석된 추출물을 필터 용기에 통과시켜 부유하는 불순물을 제거한 다음 멤브레인 모듈 에 유입했다. 이어서, 희석된 어두운 색의 용액을 멤브레인 모듈에 펌핑하여 역삼투 멤브레인으로 하여금 물을 통과시키게 하여 투과물로서 포집하고, 농축된 용액은 추출물 용기로 재순환시켰다. 30분 이내에 포집된 투과물 체적은 총 공급액 체적의 80%였고, 그 나머지는 잔류 농축물이었다. 투과물 용액을 고정밀 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분석했는데, 그 결과 검출가능한 다당류가 없는 것으로 입증되었다. 투과물 용액은 페놀 황산법으로 체크했을 때 탄수화물에 대한 테스트에서 음성으로 나타났다. 농축된 잔류물은 식물 성분, 염 및 필수 생물활성 분자를 함유했다. 실험실 모델 Buchi 회전식 증발기로 실행한 동일한 정도의 농축은 4시간 걸렸다.Seaweed Ulva Lactuca 500 g of lactuca ) were immersed in 800 ml of cold water for 24 hours and stirred intermittently. The dark amber extract was separated, volumed to 1 liter and then placed in an extract solution container (FIG. 1). The diluted extract was passed through a filter vessel using a pressure pump to remove suspended impurities and then introduced into the membrane module. The diluted dark colored solution was then pumped into the membrane module, allowing the reverse osmosis membrane to pass through water, collecting as permeate, and the concentrated solution was recycled to the extract vessel. The volume of permeate collected within 30 minutes was 80% of the total feed volume and the rest was residual concentrate. The permeate solution was analyzed by high precision liquid chromatography (HPLC), which proved free of detectable polysaccharides. The permeate solution was negative in the test for carbohydrates when checked by the phenol sulfate method. The concentrated residue contained plant components, salts and essential bioactive molecules. The same amount of concentration performed with the laboratory model Buchi rotary evaporator took 4 hours.

실시예Example 2 2

해조류 딕티요타 디코토마(Dictyota dichotoma) 350g을 온수(70℃) 600ml 중에 24시간 동안 침지하고 간헐적으로 교반했다. 24시간 후, 어두운 색의 추출물 용액을 분리하고, 그 체적을 800ml가 되도록 한 다음 추출물 용액 용기(도 1)에 넣었다. 압력 펌프를 이용하여 상기 희석된 추출물 용액을 30℃에서 부유하는 불순물을 제거하기 위해 필터 용기에서 여과 처리한 다음 멤브레인 모듈을 통과시켰다. 멤브레인 모듈에서, 역삼투 멤브레인으로 하여금 물을 통과시키게 하여 투과물로서 포집하고, 농축된 용액은 추출물 용기로 재순환시켰다. 20분 이내에 투과물 560ml를 포집하였고 나머지 240ml는 농축된 잔류물이었다. 무색의 투과물은 페놀 황산법으로 시험했을 때 검출가능한 탄수화물이 없음을 입증했다. 고정밀 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석 결과 미량의 다당류도 존재하지 않는 것으로 나타났다. 농축 된 잔류물은 식물 성분, 염 및 필수 생물활성 분자를 함유했다. Seaweed Dictiota Dicotoma 350 g of dichotoma ) was immersed in 600 ml of warm water (70 ° C.) for 24 hours and stirred intermittently. After 24 hours, the dark extract solution was separated and the volume was made up to 800 ml and then placed in the extract solution container (FIG. 1). The diluted extract solution was filtered through a filter vessel in order to remove suspended impurities at 30 ° C. using a pressure pump and then passed through a membrane module. In the membrane module, the reverse osmosis membrane was passed through water and collected as permeate, and the concentrated solution was recycled to the extract vessel. Within 20 minutes 560 ml of permeate was collected and the remaining 240 ml was concentrated residue. The colorless permeate demonstrated no detectable carbohydrates when tested by the phenol sulfate method. High precision liquid chromatography (HPLC) analysis showed no traces of polysaccharides present. The concentrated residue contained plant components, salts and essential bioactive molecules.

실시예Example 3 3

코드 CIMAP 1을 함유하는 수계 식물 추출물을 본 발명의 장치를 이용하여 60∼70% 만큼 농축했다. 도 5는 미량의 본래의 식물 추출물(A), 추출물로부터의 투과물(B), 제2 투과물을 얻기 위한 투과물의 재순환(C) 및 증류수(D)에 대한 HPLC 추적 그래프를 나타낸다. 제1 투과물은 5% 미만의 식물 성분을 함유하고, 그 양은 제2 투과물에서는 무시할 정도로서, HPLC 추적 그래프는 증류수에 대한 평탄한 베이스라인을 나타낸다.Aqueous plant extracts containing the cord CIMAP 1 were concentrated by 60-70% using the apparatus of the present invention. FIG. 5 shows HPLC trace graphs for traces of original plant extract (A), permeate from extract (B), recycle of permeate (C) and distilled water (D) to obtain a second permeate. The first permeate contains less than 5% plant components and the amount is negligible in the second permeate, so the HPLC trace graph shows a flat baseline for distilled water.

Claims (42)

도 1 내지 4에 도시된 바와 같은, 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치로서, An improved membrane-based device, as shown in FIGS. 1-4, that concentrates an aqueous solution more quickly and effectively up to about 95%, 하기 구성요소(part)를 포함하는 장치:Devices containing the following parts: 구성요소 번호Component number 장치의 구성요소에 대한 설명Description of the components of the device 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 66 추출물 용액이 필터 용기(3)로 유입되기 위해 통과하는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution enters the filter vessel (3) 77 멤브레인 모듈로서, 이를 통해 투과물이 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환됨 Membrane module, through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 1515 청정 용액이 멤브레인 모듈(7)로 유입되기 위해 통과하는 섬유 필터 Fiber filter through which clean solution enters the membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane
제1항에 있어서,The method of claim 1, 약초 추출물의 농축에 특히 효과적인 것을 특징으로 하는 장치.A device, characterized in that it is particularly effective for the concentration of herbal extracts. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 기본 설계 및 조작 파라미터를 변경하지 않고 대형화(scale-up)될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.Apparatus characterized by being able to scale up without changing basic design and operating parameters. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 실온, 바람직하게는 약 25℃에서 기능을 발휘함으로써 상기 용액의 안정성을 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.The device is characterized by maintaining the stability of the solution by exerting a function at room temperature, preferably about 25 ° C. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 거품을 일으키지 않고 상기 수용액을 농축하는 것을 특징으로 하는 장치.Concentrating the aqueous solution without foaming. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 농축액이 상기 용액의 모든 성분을 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein said concentrate maintains all components of said solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수직형 용기가 공급액(feed)의 연속적 공급을 위한 저장조로서 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.Said vertical container being used as a reservoir for the continuous supply of feed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 배출 밸브를 구비한 상기 투과물 용기가 연속적으로 물을 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.And the permeate vessel with discharge valve continuously removes water. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필터 용기는, 에어 블리딩 밸브(air bleeding valve)와 결합하여 부유 입자 및 갇혀 있는 공기를 각각 제거시킬 수 있고, 그 결과 청정 용액만을 멤브레인 모듈로 유입시키는 것을 특징으로 하는 장치.The filter vessel is combined with an air bleeding valve to remove suspended particles and trapped air, respectively, so that only a clean solution flows into the membrane module. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멤브레인 모듈은, 나선형 박막 복합 멤브레인을 수용하고, 다른 성분들을 유지하면서 물을 통과시키고 용액을 시스템 내에서 순환시키는 것을 특징으로 하는 장치.The membrane module is characterized in that it receives a spiral thin film composite membrane, passes water while maintaining other components and circulates the solution in the system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 솔레노이드 밸브는, 조작에 있어서 배출/세척 모드 동안 수용액/물의 경로를 변경하는 것을 보조하는 것을 특징으로 하는 장치.The solenoid valve is characterized in that it assists in changing the path of the aqueous solution / water during the discharge / wash mode in operation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력 펌프는, 수용액의 연속적 유동을 위해 적절한 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.Said pressure pump providing an appropriate pressure for the continuous flow of the aqueous solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤 패널은, ON 및 OFF 스위치와 결부되어 수용액의 농축 및 최적 수명을 위한 멤브레인의 연속적 세척을 보조하는 것을 특징으로 하는 장치.The control panel is associated with an ON and OFF switch to assist in the concentration of the aqueous solution and the continuous cleaning of the membrane for optimum lifetime. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멤브레인 모듈의 길이:직경의 비가 약 6:1인 것을 특징으로 하는 장치.And wherein the ratio of length: diameter of the membrane module is about 6: 1. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멤브레인의 총두께가 130∼170 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the total thickness of the membrane is in the range of 130 to 170 μm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수용액 용기의 길이:직경의 비가 약 4:1인 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the ratio of length: diameter of the aqueous solution container is about 4: 1. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 투과물 용기의 길이:직경의 비가 약 4:1인 것을 특징으로 하는 장치.And wherein the ratio of length to diameter of the permeate vessel is about 4: 1. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 솔레노이드 밸브는, 농축 모드, 배출 모드 및 세척 모드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 모드로 유동 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.And the solenoid valve controls the flow direction in a mode selected from the group consisting of concentration mode, discharge mode and washing mode. 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 개선된 멤브레인 기반 장치의 제조 방법으로서, A method of making an improved membrane-based device for more effectively and rapidly concentrating an aqueous solution up to about 95%, 상기 장치는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같은 방식으로 조립함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 방법:The manufacturing method is characterized in that the device is manufactured by assembling in a manner as shown in Figs. 구성요소 번호Component number 구성요소에 대한 설명Description of the component 도 11 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 도 22 66 추출물 용액이 통과하여 필터 용기(3)로 유입되는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution flows into filter vessel (3) 77 투과물이 통과하여 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환되는 멤브레인 모듈 Membrane module through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 도 33 1515 청정 용액이 통과하여 멤브레인 모듈(7)로 유입되는 섬유 필터 Fiber filter which clean solution passes through and enters membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 도 44 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane
제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 장치가 하기 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법:Wherein said device comprises the following components: 구성요소 번호Component number 장치의 구성요소에 대한 설명Description of the components of the device 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 66 추출물 용액이 통과하여 필터 용기(3)로 유입되는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution flows into filter vessel (3) 77 투과물이 통과하여 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환되는 멤브레인 모듈 Membrane module through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 1515 청정 용액이 통과하여 멤브레인 모듈(7)로 유입되는 섬유 필터 Fiber filter which clean solution passes through and enters membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane
도 1 내지 도 4의 멤브레인 기반 장치를 사용하여 수용액을 약 95%까지 보다 신속하게 효과적으로 농축하는 방법으로서, A method of more effectively and rapidly concentrating an aqueous solution up to about 95% using the membrane based device of FIGS. 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 농축 방법:Concentration method comprising the following steps: a. 수용액 용기(1)에 수용액을 공급하는 단계,a. Supplying an aqueous solution to the aqueous solution container 1, b. 부유 입자를 제거하기 위해 상기 공급된 용액을 여과하는 단계,b. Filtering the supplied solution to remove suspended particles, c. 얻어지는 상기 여과된 용액을 멤브레인 모듈(7) 내로 통과시키는 단계,c. Passing the resulting filtered solution into membrane module 7, d. 멤브레인 모듈에서 투과물과 농축물을 분리하는 단계, 및d. Separating permeate and concentrate in the membrane module, and e. 고도로 농축된 최종 농축물을 얻기 위해 상기 농축물을 복수회 재순환시키는 단계.e. Recycling the concentrate a plurality of times to obtain a highly concentrated final concentrate. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 장치가 하기 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 농축 방법:Concentrating method, characterized in that the device comprises the following components: 구성요소 번호Component number 장치의 구성요소에 대한 설명Description of the components of the device 1One 약초 추출물 용액 용기 Herb Extract Solution Containers 22 투과물 용액 용기 Permeate Solution Vessel 33 공급 추출물로부터 부유 입자를 제거하기 위한 필터 Filter to remove suspended particles from feed extract 44 여러 가지 조작을 제어하기 위한 패널 Panel to control various operations 55 주전원 스위치 Main power switch 66 추출물 용액이 통과하여 필터 용기(3)로 유입되는 다이어프램형 압력 펌프 Diaphragm type pressure pump through which extract solution flows into filter vessel (3) 77 투과물이 통과하여 분리되고 농축물이 추출물 용기(1)로 재순환되는 멤브레인 모듈 Membrane module through which the permeate is separated and the concentrate is recycled to the extraction vessel (1) 8-138-13 각각 농축, 배출 및 세척 모드 동안 유동 방향을 제어하는 6개의 솔레노이드 밸브 Six solenoid valves control the flow direction during each concentration, discharge and wash mode 1414 백 프레셔 조절기 Back pressure adjuster 1515 청정 용액이 통과하여 멤브레인 모듈(7)로 유입되는 섬유 필터 Fiber filter which clean solution passes through and enters membrane module (7) 1616 시스템 내에 갇혀 있는 모든 공기의 제거를 위해 개방될 수 있는 에어 블리딩 밸브 Air bleed valves that can be opened to remove any air trapped in the system 1717 멤브레인을 수용하는 플라스틱 본체 Plastic body to house the membrane 1818 가압 하에 추출물로부터 물을 제거하기 위한 박막 복합 나선형 멤브레인 엘리먼트 Thin-film composite spiral membrane elements for removing water from extracts under pressure 1919 청정 약초 추출물 용액을 도입하기 위한 입구 Inlet for introducing clean herbal extract solution 2020 추출물을 추출물 용기(1)로 재순환시키기 위한 농축물 출구 Concentrate outlet for recycling the extract to the extraction vessel (1) 2121 물을 투과물 용기(2)로 이송하기 위한 투과물 출구 Permeate outlet for transferring water to the permeate vessel 2 2222 고무 'O' 링 Rubber 'O' Ring 2323 추출물 용액이 멤브레인을 통과할 수 있게 하는 바이패스 밀봉재 Bypass seal allowing extract solution to pass through the membrane
제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 방법은 약초 추출물의 농축에 특히 효과적인 것을 특징으로 하는 농축 방법.The method is characterized in that it is particularly effective for the concentration of herbal extracts. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 장치는 기본 설계 및 조작 파라미터를 변경하지 않고 대형화될 수 있는 것을 특징으로 하는 농축 방법.And the apparatus can be enlarged without changing the basic design and operating parameters. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 방법은 실온, 바람직하게는 약 25℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 농축 방법.The process is carried out at room temperature, preferably at about 25 ° C. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 수용액의 농축물은 거품을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Concentrate of the aqueous solution is characterized in that no foaming. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 농축물은 상기 용액의 모든 성분을 유지하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Wherein said concentrate maintains all components of said solution. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 수직형 용기는, 공급액의 연속적 공급을 위한 저장조로서 사용되는 것을 특징으로 하는 농축 방법.The vertical container is used as a reservoir for continuous supply of feed liquid. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 투과물 용기는 배출 밸브를 이용하여 연속적으로 물을 제거하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.And the permeate vessel continuously removes water using a discharge valve. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 필터 용기는 에어 블리딩 밸브와 결합하여 부유 입자 및 갇혀 있는 공기를 각각 제거시킬 수 있고, 그 결과 청정 용액만을 멤브레인 모듈로 유입시키는 것을 특징으로 하는 농축 방법.And the filter vessel is combined with an air bleeding valve to remove suspended particles and trapped air, respectively, so that only a clean solution is introduced into the membrane module. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 멤브레인 모듈은, 나선형 박막 복합 멤브레인을 수용하고, 다른 성분들을 유지하면서 물을 통과시키고 용액을 시스템 내에 순환시키는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Wherein the membrane module accommodates the helical thin film composite membrane, passes water while retaining other components and circulates the solution in the system. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 솔레노이드 밸브는, 조작에 있어서 배출/세척 모드 동안 수용액/물의 경로를 변경하는 것을 보조하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Wherein the solenoid valve assists in changing the path of the aqueous solution / water during the discharge / wash mode in operation. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 압력 펌프는, 수용액의 연속적 유동을 위해 적절한 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Wherein said pressure pump provides an appropriate pressure for the continuous flow of the aqueous solution. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 컨트롤 패널은, ON 및 OFF 스위치와 결부되어 수용액의 농축 및 최적 수명을 위한 멤브레인의 연속적 세척을 보조하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.The control panel is associated with an ON and OFF switch to assist in the concentration of the aqueous solution and the continuous cleaning of the membrane for optimum lifetime. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 멤브레인 모듈의 길이:직경의 비가 약 6:1인 것을 특징으로 하는 농축 방법.And wherein the ratio of length: diameter of the membrane module is about 6: 1. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 멤브레인의 총두께가 130∼170 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 농축 방법.And wherein the total thickness of the membrane is in the range of 130 to 170 μm. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 수용액 용기의 길이:직경의 비가 약 4:1인 것을 특징으로 하는 농축 방법.And the ratio of length: diameter of the aqueous solution container is about 4: 1. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 투과물 용기의 길이:직경의 비가 약 4:1인 것을 특징으로 하는 농축 방법.And wherein the ratio of length: diameter of the permeate vessel is about 4: 1. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 솔레노이드 밸브는, 농축 모드, 배출 모드 및 세척 모드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 모드로 유동 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.And the solenoid valve controls the flow direction in a mode selected from the group consisting of a concentration mode, a discharge mode and a washing mode. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 잔류 체적(hold-up volume)을 제거하는 데 도움이 되는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Concentration method characterized in that it helps to remove the hold-up volume. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 멤브레인의 오손(fouling)을 최소화하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Concentration method characterized by minimizing fouling of the membrane. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 용액의 오염을 방지하는 것을 특징으로 하는 농축 방법.Concentration method, characterized in that to prevent contamination of the solution.
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