KR20100047960A - 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치 및 방법 - Google Patents

플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피혁 제조 공정 중 발생하는 고형 폐기물인 제육 조각(fleshing scrap)을 재활용하기 위하여 제육 조각에 함유된 기름을 용매를 이용하여 추출하는 기름 회수 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 상단부에 용매배출구가 형성되고, 하단부에 물 기타 불순물이 드레인되도록 배출구가 형성되며, 내부에 체적공간을 갖는 반응기; 상기 제육조각과 용매의 반응을 위해 교반시키도록 반응기에 장착된 교반기; 상기 용매배출구에 연결되어 진공압을 만드는 진공펌프; 및 상기 용매배출구를 통해 배출된 용매를 저장하는 용매저장조를 포함하고, 상기 반응기에서 제육조각을 용매와 반응시켜 상기 제육조각에 포함된 기름, 용매, 물 기타 불순물을 층 분리시킨 다음, 상기 물 기타 불순물을 드레인 시키고, 상기 용매를 용매배출구를 통해 진공펌프로 흡입하여 용매저장조에 회수한 후, 남은 기름을 회수하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치를 제공한다.
반응기, 제육조각(fleshing scrap), 용매, 진공펌프, 스터러, 모터, 기름

Description

플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치 및 방법{oil recovery system and method for recycling of fleshing scrap}
본 발명은 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피혁 제조 공정 중 발생하는 고형 폐기물인 제육 조각(fleshing scrap)을 재활용하기 위하여 제육 조각에 함유된 기름을 용매를 이용하여 추출하는 기름 회수 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 피혁(leather)이라 하면 동물의 가죽(hide 또는 skin)으로부터 적절한 처리를 가하여 만들어진 제품을 의미한다.
최근 종래의 천연 피혁을 대신하여 각종 합성수지를 이용한 인조 피혁 또는 합성 피혁이 천연 피혁을 어느 정도 대체하고는 있으나, 내구성, 보온성, 흡습성, 방습성 등이 우수한 천연 피혁에 대한 수요는 지속되고 있다.
따라서 최근에도 동물로부터 얻은 원피를 가공한 피혁은 의류는 물론이고 의상용, 가구용, 가방용, 장갑용 뿐만 아니라, 천연 가죽의 콜라겐을 가열한 젤라틴 아교, 필름, 화장용 재료, 심지어는 의료용 재료로도 널리 사용되고 있다.
피혁 산업에서 피혁 제조공정은 각종 동물의 껍질을 박피한 상태에서 여러 단계의 복잡한 공정을 거치면서 최종 가죽인 피혁(leather)이 만들어진다. 피혁의 제조 공정은 물리?화학적 공정과 함께 생물학적 공정 등 다단계 공정을 거치는 데, 물이 요구되는 수공정(wet process)과 건조상태에서 이루어지는 건조공정(dry process)으로 구분된다.
제혁공정은 도살 이후 또는 이송 중의 원료피내 세균이나 곰팡이의 침입에 의한 부패를 미연에 방지하기 위한 염장처리(Brine curing), 원료피를 투입하여 불필요한 성분을 제거하기 위한 수적공정(Soaking process), 탈모된 나피를 생산하는 탈모공정(Liming process), 석회를 제거하는 탈회공정(Deliming process), 불필요한 성분을 재차 생물학적 처리하는 효해공정(Bating process)과 pH를 떨어뜨리는 침산공정(Pickling process), 가죽을 광물질화하는 유제공정(Tanning process), 재유제(Retanning), 중화(Neutralizing), 염색 및 가지공정(Dyeing & Fatliquoring process) 등이 있다.
수적공정은 출발 물질인 원료피와 다량으로 붙어 있는 불필요한 단백질을 제거하고 염분이나 오물을 제거하는 공정이고, 탈모공정은 석회 등을 이용하여 털과 불필요한 단백질을 제거하는 공정이고, 탈회공정은 상기 탈모공정에 사용한 석회를 제거하는 공정이고, 효해공정은 불필요한 단백질을 제거하는 공정이다.
한편, 피혁 제조 공정에서 발생되는 플레싱 스크랩(Fleshing scrap), 펠트스크랩(Pelt scrap), 셰빙스크랩(Shaving scrap), 트리밍 스크랩(Trimmimg scrap) 등 과 같은 각종 피혁 고형 폐기물의 발생율이 원료피를 기준으로 약 50% 이상 상회하고 있어 고형폐기물에 대한 처리비용이 생산 원가 측면에서 큰 부담이 되고 있다.
따라서, 이와 같은 피혁 고형 폐기물을 저감 및 재활용하기 위한 처리방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 제안한 것으로서, 원피 처리 공정인 수적 공정을 거친 후 제육 공정(Fleshing process)에 의해 처리된 제육조각을 반응기에서 용매와 함께 반응시켜 기름과 물로 층분리하고, 진공펌프의 진공압을 이용하여 층분리된 용매를 회수하여 기름을 추출함으로써, 기존에 버려졌던 제육조각을 재활용할 수 있도록 한 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적은 상단부에 용매배출구가 형성되고, 하단부에 물 기타 불순물이 드레인되도록 배출구가 형성되며, 내부에 체적공간을 갖는 반응기; 상기 제육조각과 용매의 반응을 위해 교반시키도록 반응기에 장착된 교반기; 상기 용매배출구에 연결되어 진공압을 만드는 진공펌프; 및 상기 용매배출구를 통해 배출된 용매를 저장하는 용매저장조를 포함하고, 상기 반응기에서 제육조각을 용매와 반응시켜 상기 제육조각에 포함된 기름, 용매, 물 기타 불순물을 층 분리시킨 다음, 상기 물 기타 불순물을 드레인 시키고, 상기 용매를 용매배출구를 통해 진공펌프로 흡입하여 용매저장조에 회수한 후, 남은 기름을 회수하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 용매는 노말 핵산(n-Hexane)을 포함한다.
상기 교반기는 반응기 상단 외측에 설치된 모터와, 상단부가 상기 모터에 연결되어 모터가 가동됨에 따라 회전하는 스터러를 포함한다.
또한, 상기 용매배출구를 통해 배출된 용매를 냉각 및 응축시켜 용매저장조에 이송하는 응축기를 더 포함한다.
한편, 상기한 목적은 전처리된 제육조각과 용매를 반응기에 투입하는 단계; 스터러를 이용하여 반응기에 투입된 제육조각과 용매를 반응시키는 단계; 상기 반응기에서 제육조각에 함유된 기름, 용매, 물 기타 불순물이 층분리되는 단계; 상기 물 기타 불순물을 반응기 하부로 드레인 시키는 단계; 상기 층분리된 기름, 용매 중 용매를 진공펌프를 이용하여 흡입 및 외부로 배출하여 용매저장조에 회수하는 단계; 및 상기 기름을 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 제육조각을 반응기에 투입하기 전의 원료 전처리 단계로 원료인 제육조각을 저장고에 저장하여 탈수시키는 단계; 상기 탈수된 제육조각을 분쇄장치에 의해 분쇄하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 기름 및 용매로부터 배출된 용매를 용매 저장조에 회수하기 전에 응축기를 통해 냉각시키는 단계를 더 포함한다.
이에 따라 본 발명에 따른 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치에 의하면, 반응기에서 용매를 이용하여 제육조각에 함유된 기름을 물, 단백질, 털 기 타 불순물과 분리시킨 다음, 분리된 물, 단백질, 털 기타 불순물은 반응기 하부로 드레인 시키고, 가온 및 감압을 통해 용매를 반응기 외부로 회수 및 재활용하며, 반응기에 남은 기름을 회수하여 바이오 디젤용 기름으로 사용하여 산업폐기물에 대한 활용도를 높일 수 있다. 또한, 제육조각 등의 고형폐기물을 재활용함에 따라 폐기물 처리비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치를 나타내는 장치구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법을 나타내는 공정블럭도이다.
본 발명은 피혁 제조공정 중 발생하는 피혁 고형 폐기물인 제육조각(fleshing scrap)의 재활용 방법에 관한 것이다.
피혁 제조 공정 중 제육(fleshing) 공정이란 탈모공정의 다음 공정으로 원피의 불필요한 고기조직, 결체조직, 지방질 등을 기계를 이용하여 물리적으로 제거하는 공정을 말한다.
상기 제육조각은 제육 공정 중 발생하는 피혁 고형 폐기물로서, 기름, 단백질, 털 및 물로 구성되며, 종래에는 이와 같은 제육조각이 폐기물 매립장에 매립되었다.
그러나, 본 발명에서는 상기 제육조각 중 50%이상(40 ~60%)을 차지하고 있는 기름을 회수하는 방안을 제안함으로써, 기존에 버려졌던 피혁 고형 폐기물 특히 제육조각을 저감 및 재활용할 수 있게 된다.
상기 제육 조각 중 기름을 회수하기 위한 방법은 탈수→분쇄→반응→층분리→기름 회수 공정을 거쳐 이루어지게 된다. 이때, 탈수 및 분쇄공정은 제육조각으로부터 기름을 회수하기 위한 원료 전처리 공정이다.
탈수 공정은 플레싱 스크랩 저장고에서 이루어지며, 제육조각을 일정한 크기의 저장조에 넣은 다음 무거운 중량체를 제육조각 위로 눌러서 제육조각에 함유되어 있는 물을 1차적으로 제거한다. 이때 저장조의 내부에는 중량체의 가압에 의해 제육조각의 탈수를 용이하게 하기 위해 다수의 물빠짐홀이 형성되며, 저장조의 하부에는 물배출구가 형성되어 있다.
분쇄공정은 제육조각을 더욱 잘게 분쇄하는 공정으로, 이 공정을 통해 제육조각에 함유되어 있는 물을 2차적으로 제거하며, 기름 추출을 위한 단면적을 증가시킴으로써, 이후 공정인 반응공정이 용이하도록 하게 한다. 상기 제육조각을 분쇄하기 위한 장치는 정육점 등에서 고기를 갈 때 사용하는 육절기 등 사용할 수 있으며, 고기를 잘게 분쇄할 수 있는 장치라면 제한없이 채택가능하다.
반응공정은 잘게 분쇄된 제육조각과 용매를 반응시키는 공정으로, 이 공정을 통해 제육조각에 함유된 물과 단백질, 털 기타 불순물 등은 반응기(10)의 배출구(15)로 드레인 시키고, 기름과 용매를 분리한다.
이때 본 발명에서는 제육조각에서 기름을 추출하고, 물과 기름으로 층분리가 유리한 용매로 노말 핵산을 사용한다. 노말 핵산은 기름을 제육 조각에서 녹여 물, 단백질, 털 기타 불순물과 층분리를 도와준다.
상기 분쇄된 제육조각과 용매를 반응시키기 위해 내부에 일정한 체적공간을 갖는 반응기(10)를 사용한다.
상기 반응기(10)는 제육조각 및 용매를 수용하는 반응물저장본체(11)와, 반응물저장본체(11)의 상부를 커버하는 상부커버(12)와, 상부커버(12)의 외측에 장착된 구동모터(16)와, 제육조각 및 용매를 교반시키기 위한 스터러(17)를 포함한다.
상부커버(12)는 제육조각을 반응물저장본체(11)에 넣은 상태로 일정한 온도 및 압력을 가할 수 있도록 반응물저장본체(11)의 상부를 개폐 및 반응물저장본체(11)의 기밀을 유지하는 역할을 수행한다.
구동모터(16)는 스터러(17)의 상단부와 연결되어 스터러(17)를 회전시켜주며, 모터제어부로부터 제어신호를 입력받아 회전속도가 일정한 속도로 제어된다. 스터러(17)는 반응물저장본체(11)의 내부에 설치되고, 회전축과 교반날개로 구성되어 제육조각과 용매를 용이하게 교반시키는 구조로 설치되어 있다. 이때, 스터러(17)의 회전축이 구동모터(16)의 출력축과 연결되어 구동모터(16)가 가동됨에 따라 스터러(17)가 회전하게 된다.
상기 상부커버(12)에는 반응물저장본체(11)의 내부를 확인할 수 있도록 투시창(13)이 형성되며, 투시창(13)을 통해 반응물의 움직임을 파악하여 스터러(17)가 반응물을 잘 교반하고 있는지를 확인할 수 있다.
이때, 반응물저장본체(11)의 내부 온도는 대략 25~45℃를 유지하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 온도가 25℃ 보다 낮으면 제육 조각의 기름의 저온 유동성이 떨어나고, 온도가 45℃ 보다 높으면 용매의 발화로 연결 될 수 있다.
상기 온도 범위를 유지하기 위해 반응물저장본체(11)에는 온도조절장치로 스팀가열장치 및 냉각수에 의한 냉각장치가 설치되어 있다. 즉, 스팀가열장치는 반응물저장본체(11)의 일측에 스팀이 유입되어 반응물저장본체(11)의 벽면을 따라 순환하는 방식으로 반응물저장본체(11)를 가열하고, 냉각장치는 냉각수가 반응물저장본체(11)의 일측에 유입되어 반응물저장본체(11)의 벽면을 따라 순환하는 방식으로 반응물저장본체(11)를 냉각한다.
상기 반응물저장본체(11)의 내부온도는 온도센서에 의해 감지되고, 온도제어부가 온도센서의 감지신호를 입력받아 온도조절장치를 제어하며, 스팀가열장치 및 냉각장치는 온도제어부에 의해 제어신호를 입력받아 상기 온도범위로 제어된다.
한편, 기름 회수 공정은 상기 제육조각과 용매의 반응에 의해 층분리된 기름, 용매, 물 기타 불순물 중 물 기타 불순물은 반응기 하부로 드레인 시키고, 용매를 반응기(10) 외부로 압송하여 용매저장조(19)에 회수한 후, 마지막으로 반응기에 남은 기름을 회수하는 공정이다. 이를 위해 상부커버(12)에 용매배출구(14)가 형성되고, 이 용매배출구(14)를 통해 용매를 회수하게 된다. 상기 용매배출구(14)는 배관을 통해 응축기(18)의 하단부에 연결되고, 응축기(18)의 상단부에 배관을 통해 진공펌프(20)가 연결된다.
상기 용매배출구(14)와 응축기(18)를 연결하는 배관에는 압력센서가 부착되어 있고, 압력제어부가 압력센서로부터 감지신호를 입력받아 진공펌프(20)의 작동을 제어하며, 진공펌프(20)는 압력제어부로부터 제어신호를 입력받아 제어된다.
상기 진공펌프(20)가 가동됨에 따라 부압(진공압)이 발생하고, 이 부압은 응축기(18)를 거쳐 용매배출구(14)까지 전달되어 반응기(10) 내부의 용매가 배출되게 된다. 이때, 용매배출구(14)와 응축기(18)를 연결하는 배관에 공급되는 흡입압력은 1 ~ 10-3 Torr를 유지하여야 한다. 왜냐하면, 압력이 1Torr 이상이면 감압이 충분하지 않아 용매가 회수되지 않고, 10-3 Torr 이하이면 필요이상으로 감압되어 기름이 용매와 함께 회수되며, 고가의 진공 펌프를 사용하여야 한다.
상기 응축기(18)는 용매배출구(14)를 통해 압송된 용매를 냉각시키는 역할을 수행하고, 냉각수가 응축기(18)의 하부로 유입되어 응축기(18)를 따라 순환한 후 응축기(18)의 상부로 배출됨으로써, 용매가 응축기(18)를 통과하면서 적정온도로 냉각되게 된다.
상기 용매는 용매배출구(14)과 연결된 연결배관을 통해 압송되고, 응축기(18) 하부의 배출구를 통해 용매저장조(19)에 이송 및 저장되며, 반응기에 남은 기름을 회수하면 된다.
상기 용매저장조(19)에 저장된 용매는 전처리 과정 없이 다시 재활용이 가능하며, 반응기에 남은 회수 기름은 소정의 단계를 거쳐 바이오 디젤용 동물성 기름으로 재활용이 가능하다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상 을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치를 나타내는 장치구성도,
도 2는 본 발명에 따른 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법을 나타내는 공정블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 반응기 11 : 반응물저장본체
12 : 상부커버 13 : 투시창
14 : 용매배출구 15 : 배출구
16 : 모터 17 : 스터러
18 : 응축기 19 : 용매저장조
20 : 진공펌프 21 : 약품통

Claims (8)

  1. 상단부에 용매배출구가 형성되고, 하단부에 물 기타 불순물이 드레인되도록 배출구가 형성되며, 내부에 체적공간을 갖는 반응기;
    상기 제육조각과 용매의 반응을 위해 교반시키도록 반응기에 장착된 교반기;
    상기 용매배출구에 연결되어 진공압을 만드는 진공펌프; 및
    상기 용매배출구를 통해 배출된 용매를 저장하는 용매저장조를 포함하고, 상기 반응기에서 제육조각을 용매와 반응시켜 상기 제육조각에 포함된 기름, 용매, 물 기타 불순물을 층 분리시킨 다음, 상기 물 기타 불순물을 드레인 시키고, 상기 용매를 용매배출구를 통해 진공펌프로 흡입하여 용매저장조에 회수한 후, 남은 기름을 회수하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 노말 핵산을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 교반기는 반응기 상단 외측에 설치된 모터와, 상단부가 상기 모터에 연 결되어 모터가 가동됨에 따라 회전하는 스터러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 용매배출구를 통해 회수된 용매를 냉각 및 응축시켜 용매저장조에 이송하는 응축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 장치.
  5. 전처리된 제육조각과 용매를 반응기에 투입하는 단계;
    스터러를 이용하여 반응기에 투입된 제육조각과 용매를 반응시키는 단계;
    상기 반응기에서 제육조각에 함유된 기름, 용매, 물 기타 불순물이 층분리되는 단계;
    상기 물 기타 불순물을 반응기 하부로 드레인 시키는 단계;
    상기 층분리된 기름, 용매 중 용매를 진공펌프를 이용하여 흡입 및 외부로 배출하여 용매저장조에 회수하는 단계; 및
    상기 기름을 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 용매는 노말 핵산을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제육조각을 반응기에 투입하기 전의 원료 전처리단계로 원료인 제육조각을 저장고에 저장하여 탈수시키는 단계;
    상기 탈수된 제육조각을 분쇄장치에 의해 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 용매를 배출한 후 용매저장조에 회수하기 전에 배출된 용매를 응축기를 통해 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레싱 스크랩 재활용을 위한 기름 회수 방법.
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