KR20160034261A - 원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키틴 및/또는 키토산과 같은 바람직한 물질로 이루어진 원료로부터 오염물질을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 원료와 액체를 혼합하되, 상기 원료는 적어도 하나의 오염물질과 적어도 하나의 바람직한 물질로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질은 상기 액체를 흡수 가능하며;
상기 적어도 하나의 오염물질과 적어도 하나의 바람직한 물질이 분리 용기 내에서 분리되도록 하는 것;으로 구성된다.

Description

원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법{Process for the removal of contamination from a raw material}

본 발명은 원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법에 관한 것으로, 특히, 키틴 및/또는 키토산과 같은 바람직한 물질로 이루어진 원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법에 관한 것이다.

키토산은 갑각류 가공(shellfish processing)으로부터의 고체 폐기물(solid waste)의 파생물(derivative)이며, 균류 배양(fungus culture)으로부터 추출될 수 있다.

이는 β-(1-4)-결합 D-글루코사민(β-(1-4)-linked D-glucosamine)(탈아세틸화 단위)과 N-아세틸-D-글루코사민(N-acetyl-D-glucosamine)(아세틸화 단위)의 무작위 분포 단위들로 조성된다.

키토산은 상업적 및 의료적 용도를 포함하여 많은 용도를 가진다.

예를 들어, 농업분야에서 종자 관리(seed treatment) 및 유기물 살충제(biopesticide)로; 포도주 양조법(winemaking)에서는 청징제(fining agent)로; 식품 공업(food industry)에서는 보충제(supplement)로; 지방 흡수 억제(limiting fat absorption)에 있어서는 식이요법 보조제(dietary aid)로; 그리고 자기 회복 폴리우레탄 페인트 코팅(self-healing polyurethane paint coating)의 산업에 사용될 수 있다.

의료 분야에서, 키토산과, 키토산 염과 같은 그 파생물은 출혈을 저감시키거나 멈추게 하는 지혈제로 사용될 수 있다.

이들은 또한 항박테리아제로 사용될 수 있으며, 또는 피부를 통한 약물 전달에 도움을 주도록 사용될 수 있다.

키토산은 키틴(대부분 β-(1→4)-2-아세트아미도-2-디옥시-D-글루코오스(β-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-D-glucose)(또한 N-아세틸-D-글루코사민이라 명명된)의 가지없는 사슬(unbranched chain)로 이루어진 셀룰로오스와 같은 생체 중합체(biopolymer)) 잔여물의 탈아세틸화에 의해 상업적으로 제조되며, 이는 갑각류(crustaceans)(게와 새우와 같은) 외골격(exoskeleton)의 구조적 요소이며, 균류들(fungi)의 세포벽(cell wall)이다.

갑각류 원천(게와 새우와 같은)으로부터 키토산을 제조할 때, 외골격은 껍질을 제거하는 동안 식품 폐기물로부터 주로 얻게 된다.

이러한 갑각류들이 해저에서 수확되어지는 곳에는, 종종 오염원이 있는데, 이는 어망(fishing net)과 해초(seaweed)를 포함할 것이다.

더욱이, 식품 가공공장으로부터 재료의 이송과정에서 포대(bag)가 사용되어지고, 잘라서 개방할 때 섬유질을 발생시킨다.

대부분의 제조 방법은, 키토산 조각(flake)/낟알(granule)을 생산할 때, 예를 들어 어획과 운송 과정 동안 발생한 오염원이 완전히 제거되지 않는다.

키틴 및/또는 키토산 그리고 그 파생물은 의료 분야에 사용하기에 바람직한 특성을 가지고 있기 때문에, 상기 물질이 환자의 치료에 사용하기 위한 의료 제품으로 가공되기 이전에, 임의의 오염물질을 제거하는 것이 중요하다.

키틴을 키토산으로 변환하기 위한 일반적인 방법은 다음의 단계를 포함한다.

염산과 같은 산을 이용하여 갑각류 껍질을 탈석회화(decalcification) 하고; 상기 껍질을 세척하며; 수산화나트륨과 같은 알칼리를 이용하여 탈양자화(deprotonation) 한다.

일반적으로, 추가적인 세척, 추가적인 탈석회화 그리고 차후의 중화 단계가 이어진다.

얻은 물질이 키틴이다.

상기 키틴은 키토산을 제공하기 위하여 수산화나트륨과 같은 알칼리를 이용하여 탈아세틸화될 수 있다.

탈아세틸화 이후, 건조와 분쇄(milling) 같은 이후 공정 이전에, 상기 제품은 세척되고 중화될 것이다.

이 가공 단계는, 시각적 검사 단계와, 공정 파이프 내에 위치한 스파이크 또는 돌기물(finger) 주변에서 오염물질이 포집되도록 하는 집수 단계(catchment step) 및/또는 오염물질을 제거하도록 상기 물질의 여과/체가름(filtration/sieving)을 포함한다.

그러나, 최종 물질은 가시적인 오염물질을 여전히 보여주며, 이는 낚시줄 재료, 해초 및/또는 운송 포대 재료를 포함할 것이다.

본 발명은 상기한 문제들의 관점에서 이루어 졌다.

본 발명은 어획이나 운송과정에서 야기되는 오염물질의 문제들을 대처하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 첫 번째 관점에 따르면, 원료로부터 오염물질을 제거 또는 감소시키기 위한 방법이 제공되어 진다. 그 방법은 원료가 적어도 하나의 오염물질과 하나의 소망하는 물질로 구성되며, 상기 소망하는 물질은 액체를 흡수할 수 있는 것으로, 원료와 액체를 혼합하는 공정과, 분리용기 내에서 적어도 하나의 오염물질과 하나의 소망하는 물질이 분리될 수 있는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 바람직한 물질을 함유하는 원료 내에 있는 오염물질을 제거 또는 감소시키는 저비용 수단을 제공한다.

본 방법은 현존하는 제조방법에 합하여 지거나 또는 독립형 방법으로 유리하게 사용되어 질 수 있다.

이것은 바람직한 물질의 산출에 거의 혹은 전혀 영향이 없는 것으로 관찰되었다.

적어도 하나의 바람직한 물질은 키틴, 키토산, 키토산 파생물 또는 그들의 혼합물이 포함될 수 있다. 전형적으로 적어도 하나의 바람직한 물질은 키틴 및/또는 키토산을 포함한다.

다른 실시 예에서는, 원료는 하나 이상의 바람직한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 원료는 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 바람직한 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서는, 원료는 키틴과 키토산을 포함할 수 있다.

상기 액체는 단상 또는 다상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 이 액체는 단상을 포함할 수 있다.

상기 액체가 물, 염산, 수산화나트륨 또는 그들의 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 이 액체는 물이다.

바람직하게는, 상기 바람직한 물질은 액체에서 용해되지 않는다. 그러한 실시 예에서는, 상기 바람직한 물질은 적어도 상기 액체에서 부분적으로 불용성이다. 더욱 바람직하게는 상기 바람직한 물질은 상기 액체에서 전적으로 불용성이다. 따라서, 상기 바람직한 물질이 키틴 및/또는 키토산인 경우에는, 키틴 및/또는 키토산이 상기 액체에서 부분적으로 또는 완전히 불용성인 것이 바람직하다. 이것은 현재의 기술보다 장점들을 가진다. 예를 들어, 충분히 높은 농도의 산에서 키토산을 용해하는 확실한 정제 기술들(purification techniques)이 알려져 있다. 그러나 이것은 비싸고 그리고 산에서 키토산을 용해하는 단계가 키토산의 구조를 변화시킬 수 있다. 이러한 문제점들은 본 발명의 방법에 의하여 완화되어 질 수 있다.

본 발명의 방법은 적어도 하나의 오염물질을 원료로부터 제거 또는 감소시킨다. 이 원료는 하나 이상의 오염물질을 포함할 수 있다. 그래서, 본 방법은 하나 이상의 오염물질을 원료로부터 제거 또는 감소시킬 것이다. 예를 들어, 본 방법은 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 일곱, 여덟, 아홉, 열 그리고 그 이상의 오염물질을 원료로부터 제거하는데 이용되어 질 수 있다. 일반적인 실시 예에서는, 본 방법은 원료로부터 다섯까지 상이한 오염물질들을 제거한다.

여기에서 "오염물질"이라는 용어는 원료에 존재하는 바람직하지 않은 성분 또는 물질을 지칭하기 위하여 사용되어 진다.

일반적으로, 상기 원료는 식품가공 중에 갑각류 재료에서 껍질을 제거하는 단계 이후의 폐기물로부터 얻어지며, 여기에서 "갑각류 폐기물"로 불리어진다. 이 원료는 바람직한 물질인 키틴 및/또는 키토산을 포함한다. 후에 키토산으로 가공되어 지는 키틴을 제공하도록 껍질이 가공되어 진다. 예를 들어, 전형적으로 게 및/또는 새우 같은 갑각류는 해저로부터 수확되어진다. 갑각류 폐기물은 전형적으로 어망, 낚시 줄, 운송 포대, 해초 그리고 기타 식물군(flora), 또는 그들의 혼합물인 그러한 종류의 오염물질의 포함한다. 어망 같은 오염물질은 채색되어질 수 있다. 색깔은 오렌지, 청색 및/또는 황색 어망을 포함한다. 비슷하게, 오염포대와 같은 오염물질은 채색되어질 수 있다. 색깔은 적색 및/또는 백색물질을 포함한다.

액체를 흡수할 수 있는 바람직한 물질이 그 액체에 가라앉는다는 것이 발견되었다. 따라서, 그 바람직한 물질이 부유하는 오염물질로부터 분리될 수 있다.

갑각류 폐기물에서 일반적으로 발견되어지는 그러한 종류의 오염물질들은, 예를 들어 물과 같은 액체와 혼합할 때 부유한다.

일반적으로, 적어도 하나의 오염물질은 액체를 흡수할 수 없다.

일반적으로, 적어도 하나의 오염물질은 액체에서 부유한다.

바람직하게는, 적어도 하나의 오염물질은 액체에서 용해되지 않는다. 이러한 실시 예에서는 적어도 하나의 오염물질이 적어도 부분적으로 액체에서 용해되지 않는다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 오염물질이 전적으로 액체에서 용해되지 않는다. 예를 들어, 적어도 하나의 오염물질이 어망, 낚시 줄, 운송 포대, 해초 및/또는 기타 식물군인 경우, 그 오염물질은 부분적으로 또는 전적으로 액체에서 용해되지 않는다.

갑각류 폐기물에서 키틴 또는 키토산과 같이 바람직한 물질은 액체로부터 수분을 흡수하고 그리고 침강한다. 액체 내에서 그러한 분리가 있은 후에, 액체의 바닥면에서 또는 바닥면으로 안착한 바람직한 물질을 별도로 유지한 채로, 액체의 표면으로부터 부유하는 오염물질을 회수하는 것이 가능하다.

따라서, 분리용기 내에서 원료가 분리되는 단계는 적어도 하나의 오염물질의 일부가 액체의 표면에 부유하도록 하는 것이다.

따라서, 어떤 실시 예에서는 원료의 하나 또는 그 이상의 오염물질이 모두 액체의 표면에 부유하는 것은 아니다. 그러나, 바람직하게는 원료내의 실질적으로 하나 또는 그 이상의 오염물질 전부가 액체의 표면에 부유하는 것이 바람직하다.

일단 원료가 액체와 혼합되어지면, 적어도 하나의 오염물질 일부가 분리용기 내에 있는 액체의 표면에 부유하기에 충분한 시간 동안, 상기 분리용기 내에서 분리가 허용되어진다. 부유하는 시간의 길이는 1분에서 24시간까지, 바람직하게는 5분에서 12시간까지, 더 바람직하게는 10분에서 6시간까지 그리고 가장 바람직하게는 15분에서 1시간까지 변할 것이다.

본 발명의 방법은, 액체를 담고 있기에 적합한 분리용기와, 원료를 분리용기로 이송할 수 있도록 하는 수단으로 이루어진 장치를 사용하여 수행될 수 있다.

분리용기는 액체를 담기에 적합한 어떤 그릇을 포함한다. 적합한 용기는 예를 들어, 비커, 플라스크(flask), 탱크, 체임버(chamber)일 수 있다.

큰 스케일의 작업에서는, 상기 분리용기는 탱크일 수 있다. 분리용기는 현존하는 공정의 일부로 형성될 수 있다. 작은 스케일의 작업에서는, 상기 분리용기는 예를 들어 실험실에서 일반적으로 사용되어 지는 비커나 플라스크일 수 있다.

용기의 크기는 오염물질이 제거되어지는 원료의 양에 맞도록 선택되어 질 수 있다. 일반적으로, 이 용기는 체적이 대략 500㎖에서 50 리터 또는 그 이상으로 변화할 수 있다. 바람직하게는, 2톤의 액체까지 수용할 수 있는 체적을 가진 용기가 선호되어 진다.

부유하는 오염물질은 액체로부터 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 액체로부터 부유하는 오염물질을 제거하는 단계를 더 포함한다.

부유하는 오염물질의 제거는 당업자에게 알려진 적절한 수단에 의하여 달성되어 질 수 있다.

어떤 실시 예에서는, 부유하는 오염물질은 오버플로우 시스템(overflow system), 펌프 시스템 또는 저수 시스템을 사용하여 제거되어 진다.

오버플로우 시스템은 오버플로우 배출관(overflow outlet)을 포함할 수 있다.

오버플로우 배출관은 액체가 어떤 체적이나 수위에 이르면 액체가 용기로부터 흘러나가도록 하기에 적합하다.

오버플로우 배출관은 흐름제어수단(flow control means)을 포함할 수 있다. 이 흐름제어수단은 오버플로우 배출관을 통한 흐름을 허용하거나 또는 방지하도록 작동할 수 있다. 이 흐름제어수단은 탭(tap) 이나 플러그(plug)를 포함할 수 있다. 오버플로우 배출관은 분리용기의 벽면에 위치되어 질 수 있다.

오염물질의 일부 또는 모두를 제거하는 작업에서, 액체 내용물의 표면이 오버플로우 배출관에 이르거나 또는 지날 때까지 추가의 액체가 용기 내로 유입될 수 있다. 흐름제어수단은, 액체가 부유한 오염물질의 일부 또는 모두를 가지고 오버플로우 배출관을 통해 용기 밖으로 흐르는 것을 허용하도록 설정될 것이다. 실질적으로 모든 오염물질이 용기 밖으로 이동되어질 때까지, 추가적인 액체가 지속적으로 또는 간헐적으로 유입될 수 있다.

상기 오버플로우 시스템은, 일반적으로 물인 액체가 용기로부터, 오염물질을 포집할 수 있는 체 시스템을 통과하여, 상기 용기로 되돌아오도록 펌핑하는 재순환 시스템을 포함할 수 있다.

펌프 시스템에서, 그 장치는 펌프와 오버플로우 포집 기구(overflow collection device)를 포함한다. 오버플로우 포집 기구는 오염물질들을 포집하기 위한 임의의 적절한 수단을 포함한다. 일반적으로 물인 액체가 용기로부터 체 시스템을 통과한 후, 용기로 되돌아오도록 펌핑된다. 용기로 되돌아오도록 펌핑된 물은 부유하는 오염물질이 오버플로우 포집 기구를 향하도록 물표면 흐름을 만드는 방식으로 유도되어진다.

저수 시스템에서, 저수 수단이 오염물질을 포집하기 위하여 이용되어 질 수 있다. 저수 수단은 오염물질을 포집 또는 포획하도록 작동되어진다. 저수 수단은 망 및/또는 체를 포함할 수 있다. 체의 메시 크기(mesh size)는 다양한 크기의 오염물질들을 포집하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 4㎜의 메시 크기를 갖는 제 1체는 비교적 큰 오염물질을 제거할 수 있고, 그 이후에 2㎜의 메시 크기를 갖는 제 2체는 비교적 작은 오염물질을 제거할 수 있다. 추가적인 오염물질을 제거하기 위하여 보다 작은 메시 크기를 사용하는 것이 가능하다. 100 마이크로미터(micron)로 작은 메시 크기의 체가 사용될 수 있다. 저수 수단은 수동 혹은 자동으로 이루어 질 수 있다.

바람직하게는, 오염물질은 오버플로우 시스템을 사용하여 포집되어진다.

바람직한 물질은 액체와 함께 오염물질과는 분리된 배출구를 통하여 흘러나간다. 그 배출구는 용기의 저면에 또는 저면을 향하도록 위치되어 진다. 배출관을 통한 유체의 흐름은 흐름제어수단에 의하여 제어되어진다. 이 흐름제어수단은 배출관을 통한 흐름을 허용하거나 또는 방지하도록 작동된다. 이 흐름제어수단은 탭이나 플러그를 포함할 수 있다.

바람직한 물질, 전형적으로 키토산은 액체와 함께 용기의 배출관을 통하여 펌핑된다. 바람직한 물질과 액체는, 바람직한 물질을 포집하기에 적절한 메시 크기를 가지며, 액체가 통과하여 흐를 수 있도록 하는 체나 필터를 통과할 것이다. 바람직한 물질은 그 이후에 압축 시스템으로 진행되어진다. 이 압축 시스템에서 바람직한 물질로부터 과도한 액체가 짜내어 진다.

용기는 전형적으로 액상(liquid phase)을 담을 수 있는 체임버, 액체와 원료가 상기 체임버에 들어올 수 있는 하나 또는 그 이상의 유입관, 그리고 액체와 오염물질 및/또는 바람직한 물질이 배출되는 하나 또는 그 이상의 배출관을 포함한다.

액체 및/또는 원료는 하나 또는 그 이상의 유입관을 통하여 용기 내로 유입된다.

어떤 실시 예에서는, 상기 용기는 액체와 원료를 위한 분리된 유입관들을 구비할 수 있다. 그러한 실시 예에서는, 액체가 제1 유입관을 통하여 용기 내로 유입되어지고, 원료가 제1 유입관에서 분리된 제2 유입관을 통하여 유입되어 질 수 있다. 따라서, 원료는 용기 내에서 액체와 혼합되어 진다. 이것은 독립형 방법에 적절하다. 예를 들어, 제1 유입관은 용기로 물을 공급하기 위하여 메인 물 공급원에 연결된다. 그 다음 원료의 샘플이 제2 유입관을 통하여 용기 내로 도입되어진다.

어떤 실시 예에서는, 원료가 용기 내로 유입되기 전에 액체와 혼합될 수 있다. 그러한 실시 예에서는, 원료와 액체가 동일한 하나 또는 그 이상의 유입관을 통하여 용기 내로 유입되어진다. 이것은 본 방법이 현존하는 가공공정에 통합되어 질 때 적절하다. 예를 들어, 원료는, 이전의 가공단계에서, 또는 이전의 가공단계로부터 용기로 이송되는 동안 액체와 혼합되어 질 수 있다.

용기는 추가의 액체 및/또는 추가의 원료를 유입하기 위한 별도의 유입관을 구비할 수 있다.

액체와 원료가 어떤 비율로 혼합됐을 때, 좋은 결과가 관찰되었다. 바람직하게는, 액체와 원료가 액체 20에 원료 1 또는 조금 높은 비율로 혼합되었다. 그 비율은 액체 5에 원료 1 또는 조금 높은 비율만큼 낮을 수 있다.

어떤 실시 예에서는, 상기 용기는, 예를 들어 오버플로우 배출관과 같이 액체와 부유 오염물질을 위한 제1 배출관과, 예를 들어 배수관과 같이 액체와 바람직한 물질을 위한 제2 배출관을 구비할 수 있다. 액체와 바람직한 물질을 위한 배출관은 바람직하게는 용기의 저면에 위치하는 것이다. 이것은 바람직한 물질이 액체를 흡수해서 가라앉으며 그리고 용기의 저면으로 향하거나 또는 위치하여 안착하기 때문에 적절하다.

어떤 실시 예에서는, 용기는 검사구를 구비한다. 이 검사구는 용기의 내용물을 보는 수단을 제공한다. 이것은 바람직한 물질로부터 오염물질의 분리를 위해 그 내용물이 관찰되어 지도록 한다.

유익하게는, 본 발명의 방법은 액체를 교반하는 단계를 더 구비한다. 원료를 함유하는 액체의 교반은 바람직한 물질로부터 하나 또는 그 이상의 오염물질의 분리를 돕는 것으로 알려졌다.

액체는 원료가 가해지기 전 또는 후에 교반되어 질 수 있다. 일반적으로, 상기 원료가 첨가된 후, 상기 액체가 교반된다.

액체를 교반하는 단계는 자동적으로 행하여 질 수 있다.

어떤 실시 예에서는, 용기는 액체를 교반하기에 적합한 혼합수단을 구비한다. 이 혼합수단은 액상을 교반하기에 적절한 이 분야에서 알려진 어떠한 수단을 포함한다.

바람직하게는, 혼합수단은 회전혼합날개 또는 날개들을 구비한다. 이 회전혼합날개(들)는 모터에 의하여 구동되는 축에 위치된다. 모터는 전원공급원과 연결되어 있는 제어수단에 접속되어 있다. 제어수단은 회전혼합날개(들)의 회전 속도 및/또는 회전지속기간을 조정하도록 작동되어 질 수 있으며, 소정의 혼합순서를 적절하거나 바람직하게 수행하도록 프로그램 될 것이다. 선택 가능한 혼합수단으로는 패들 믹서(paddle mixer), z-폴드 믹서(z-fold mixer), 유성 믹서(planetary mixer), 또는 회전 믹서이다.

액상의 원료는 대략 60분 이하, 바람직하게는 대략 30분 이하, 더 바람직하게는 대략 20분 이하, 그리고 가장 바람직하게는 대략 15분 이하의 기간 동안 교반되어 지는 것이다. 어떤 실시 예에서는, 교반 기간이 60분을 초과할 것이다.

혼합의 강도는 원료의 양 및/또는 액체의 체적에 따라 달라진다. 어떤 실시 예에서는, 회전혼합날개(들)의 회전속도가 조정되어 질 수 있다. 예를 들어, 회전혼합날개(들)의 회전속도는 혼합 요건에 따라 고속, 중속 또는 저속으로 정할 수 있다. 회전혼합날개(들)는 액체의 교반을 향상시키기 위하여 선택된 속도로 짧은 동안 회전되도록 정하여 질 수 있다. 그렇지 않으면, 회전혼합날개(들)는 일정한 또는 변화하는 속도로 계속하여 회전할 수 있도록 정하여 질 수 있다. 예를 들어, 혼합날개는 정해진 시간 동안 속도가 점진적으로 증가하거나 감소하도록 프로그램되어 질 수 있다.

원료를 함유하는 액체의 교반은 한번 또는 그 이상 반복되어 진다. 따라서, 본 발명은 원료를 함유하는 액체를 재 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 재 교반하는 단계는 초기 교반단계에서 기술한 임의의 특징이나 조건을 포함할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하여 얻어지는 바람직한 물질은 그 과정이 반복되어 지는 제2 용기로 이송되어 질 수 있다. 상기 공정은 순차적으로 반복될 것이다. 어떤 실시 예에서는, 오염물질 제거의 반복을 위해 제1 용기로부터의 바람직한 물질이 제2 용기로 이송될 수 있는 도관을 통해, 제1 분리 용기가 제2 분리 용기에 연결될 것이다.

선택적으로, 본 발명의 방법을 반복하기 전에 원료는 석회질 제거 또는 탈 양자화와 같은 분리공정단계를 거치게 된다.

본 발명의 방법은 깨끗한 바람직한 물질을 제공하기 위하여 원료로부터 오염물질들을 제거하는 수단을 제공한다.

바람직하게는, 키틴 및/또는 키토산과 같이 바람직한 물질을 함유한 갑각류 폐기물에서 발견되는 전형적인 오염물질들을 제거하는 수단을 제공한다.

본 발명에서 얻어진 키틴 및/또는 키토산은 의료 물질의 제조용으로 적합하다. 의료 물질은 지혈 상처 드레싱(haemostatic wound dressing), 분말(powder), 섬유질(fibre), 낟알(granules), 겔(gel), 폼(foam), 액체와 이와 유사한 것과 같은 지혈제 물질이다.

이 방법은 바람직한 물질이 원료의 배치(batch)로부터 분리될 수 있는 독립적인 방법으로써 사용되어 질 수 있다. 본 방법에 의하여 얻어진 바람직한 물질은 가공 공장이나 실험실과 같이 소망하는 장소에 저장되고 운송되어질 수 있다.

그렇지 않으면, 이 방법은 현존하는 제조 방법에 합쳐질 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 키틴을 키토산으로 전환하기 위하여 세척, 석회질 제거, 탈양자화, 탈아세틸화를 포함하는 단계로 구성된 전형적인 방법에 합쳐질 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 방법은 이러한 단계들 중 임의의 몇몇 또는 모두와 합쳐질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이 방법은 키토산의 세척단계 및/또는 그 다음의 최종 제품 제조단계와 합쳐질 수 있다.

본 발명의 추가적인 관점에 따르면, 앞에서 기술한 바와 같은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치가 제공되어 진다.

또한, 본 발명의 다른 추가적인 관점에 따르면, 앞에서 기술한 바와 같은 본 발명의 방법에 의하여 얻을 수 있는 키틴 또는 키토산 재료가 제공되어 진다.

본 발명의 추가적인 관점은 바람직하게 또는 적절하게 본 발명의 첫 번째 관점의 임의 특징들을 구비할 수 있다.

여기에서 기술한 모든 실시 예들은 바람직하게 또는 적절하게 여기에서 기술한 임의의 기타 실시예의 특징들을 구비할 수 있다.

본 발명은 원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법에 관한 것으로, 특히, 키틴 및/또는 키토산과 같은 바람직한 물질로 이루어진 원료로부터 오염물질의 제거를 위한 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 개략도.

본 발명은 다음의 예시들과 첨부하는 도면을 참고하여 예시의 방법으로만 기술되어 진다.

도 1, 2에 보여준 장치는 독립적 시스템으로 시행되거나, 현존하는 제조 공정 라인에 통합될 수 있다.

도 1을 보면, 원료로부터 오염물질을 제거 또는 감소시키기 위한 장치(1)가 보여 진다. 장치(1)는 액체(3)를 수용하기에 적합한 탱크(2)를 가지고 있다. 본 실시 예에서는 액체(3)가 물이다. 탱크(2)는 이 탱크(2)로 물(3)이 유입되는 유입관(4)을 가지고 있다. 탱크(2)로 유입되는 물(3)은 원료(미도시)를 포함한다. 이 원료는 어망과 포대 오염물질과 바람직한 물질인 키토산을 가지고 있다.

장치(1)는 모터(7)에 의하여 구동되어지는 축(6)에 부착된 회전혼합날개(5)를 포함한다. 회전혼합날개(5)는 원료를 함유한 물을 교반하는 수단을 제공한다.

탱크(2)는 작업자가 그 과정 중에 탱크(2)의 내용물을 볼 수 있도록 하는 검사구(8)가 설비되어 있다.

사용에 있어서, 원료(미도시)는 탱크(2) 내에서 물(3)과 혼합되어 진다. 물(3)은 회전혼합날개(5)에 의하여 교반되어진다. 키토산은 물을 흡수하고, 그렇게 하여서 부풀려지고 탱크(2)의 저면(9)으로 가라앉는다. 반대로, 어망과 포대 오염물질들은 물을 흡수하지 않고 물(3)의 표면(10)으로 떠오른다. 따라서, 키토산은 원료의 오염물질로부터 분리되어질 수 있다. 부유하는 오염물질들은 망 및/또는 체(미도시)를 사용하여 제거될 수 있다. 키토산은 필터나 체를 사용하여 회수될 수 있으며 그 다음 가공단계로 진행되어 진다.

도 2를 보면, 원료로부터 오염물질을 제거 또는 감소시키기 위한 장치(101)가 보여 진다. 장치(101)는 액체(103)를 수용하기에 적합한 탱크(102)를 가지고 있다. 본 실시예에서는 액체(103)가 물이다. 상기 탱크(102)는 이 탱크(102)로 물(103)이 유입되는 유입관(104)을 가지고 있다. 탱크(102)로 유입되는 물(103)은 원료(미도시)를 포함한다. 그 원료는 어망과 포대 오염물질과 바람직한 물질인 키토산을 가지고 있다.

장치(101)는 모터(107)에 의하여 구동되어지는 축(106)에 부착된 회전혼합날개(105)를 포함한다. 회전혼합날개(105)는 원료를 함유한 물을 교반하는 수단을 제공한다.

탱크(102)는 작업자가 그 과정 중에 탱크(102)의 내용물을 볼 수 있도록 하는 검사구(108)가 설비되어 있다.

게다가, 탱크(102)는 오버플로우 배출관(111)을 가지고 있다. 오버플로우 배출관(111)은 탱크(102)로부터 오염물질들(112)을 제거할 수 있는 수단을 제공한다.

사용에 있어서, 원료(미도시)가 탱크(102) 내에서 물(103)에 첨가될 것이다. 물(103)은 회전혼합날개(105)에 의하여 교반되어진다. 키토산(113)은 물을 흡수하고, 그렇게 하여서 부풀려지고 탱크(102)의 저면(109)으로 가라앉는다. 반대로, 어망과 포대 오염물질(112)들은 물을 흡수하지 않고 물(103)의 표면(110)으로 떠오른다. 따라서, 키토산은 원료의 오염물질로부터 분리되어질 수 있다. 이후, 물(103)이 오염물질(112)들과 더불어 흐르게 되어, 오염물질(112)들은 오버플로우 배출관(111)을 개방함으로써 제거될 수 있다. 또한, 모든 오염물질들이 오버플로우 배출관(111)을 통하여 나갈 때까지, 물(103)이 탱크(102)에 보충되어 질 수 있다.

펌프(미도시)는 키토산(113)을 물(103)과 함께 오버플로우 배출관(111)을 통하여 펌핑하는데 사용되어 진다. 키토산(113)과 물(103)은 키토산(113)이 빠져나가지 못하게 하기에 적절한 메시 크기를 갖는 체(미도시)를 통과한다. 그 다음, 키토산(113)은 체로부터 회수되어지고, 과도한 물(103)을 키토산(113)으로부터 짜내는 압축시스템(미도시)으로 이송된다.

다음의 예들은 본 발명을 실현하는데 행해진 시험과 가공단계들을 보여 준다.

실시예 1:

상이한 오염물질들의 몇몇 샘플들이 제조 공정 밖에서 수거되어 졌다. 그 오염물질들은 적색 포대재, 백색 포대재, 오렌지 어망, 황색 어망, 청색 어망 그리고 해초를 포함하였다.

상기 오염물질들을 500㎖ 비커에 넣었다. 이 비커에 대략 400㎖의 물을 붓고 교반되어졌다.

상기 비커는 5분 동안 유지된 후에, 육안 평가(visual assessment)를 했다.

적색 포대재, 백색 포대재, 오렌지 어망, 황색 어망, 청색 어망 그리고 몇몇의 해초는 물의 표면에 떠올랐다.

실시예 2:

다른 길이로 잘렸지만 동일한 오염물질을 이용하여 실시예 1의 방법이 반복되었다. 오염물질의 최소 길이는 3㎜이다.

크기나 길이에 관계없이 모든 오염물질들이 표면에 떠 있는 것이 관찰되었다. 이것은 오염물질의 크기나 길이가 영향을 미치지 않는다는 것을 보여준다.

실시예 3:

습윤 키토산 샘플이 현 가공 공정으로부터 채취되어 졌다. 이 재료에 시각적으로 적색 섬유질 오염물질이 있다는 것이 확인되었다.

2L 비커에 상기 재료의 샘플을 넣었다. 이 비커에 물을 채운 다음 5분 동안 그대로 두었다. 이러한 시간 후, 육안 평가가 수행되었다.

적색 섬유질이 물의 표면에 떠 있었으며 키토산은 비커의 바닥에 가라앉아 있는 것이 관찰되었다. 비커의 바닥에 가라앉은 키토산 내에 끼인 약간의 잔류 적색 섬유질을 시각적 관찰로 검지하였다.

실시예 4:

습윤 키토산이 다양한 길이를 갖고 있는 주지의 오염물질들, 즉 적색 및 백색 포대재와 몇몇 색상의 어망과 혼합되어졌다.

이 물질을 2L 비커에 넣고 물로 채웠다. 회전혼합날개가 비커의 저면으로부터 대략 6-8㎝에 설치되었다. 회전혼합날개의 날개를 중속으로 약 2분 동안 회전시키고 정지시켰다. 육안 평가가 수행되기 전, 비커를 건드리지 않고 5분 동안 유지했다.

5분이 지났을 때 대략 90~95%의 오염물질 섬유질이 물의 표면으로 떠올라 있는 것이 관찰되었다. 키토산은 비커의 바닥에 가라앉았고, 잔류 오염물질을 함유하는 것이 육안으로 관찰되었다.

실시예 5:

회전혼합날개의 날개의 높은 교반 강도를 제외하고 실시예 4의 방법을 반복하였다. 또한 약 2분 후에 회전하는 날개를 정지시키는 대신에, 저속으로 유지시켰다. 이것은 가라앉아 있는 키토산 표면의 계속적인 교반을 보장한다.

육안으로 키토산 내에 끼인 오염물질이 없다는 것이 관찰되었다.

실시예 6:

물에 거품 방지제의 첨가를 제외하고 실시예 5의 방법을 반복하였다. 이것은 표면장력을 감소시키기 위해 거품 방지제의 첨가가 공정에 도움을 주는지를 평가하기 위한 것이었다.

거품 방지제의 첨가가 키토산의 침전에 도움을 주어서 키토산을 더 빨리 가라앉도록 하는 것이 관찰되었다.

실시예 7:

건식 키틴이 다양한 길이를 갖고 있는 주지의 오염물질들, 즉 적색 및 백색 포대재, 그리고 몇몇 색상의 어망과 혼합되어 졌다.

이 물질을 2L 비커에 넣는다. 이 비커를 물로 채우고 회전혼합날개를 사용하여 약 2분 동안 혼합시킨다. 육안 평가가 수행되기 전, 비커를 건드리지 않고 15분 동안 유지했다.

15분이 지났을 때 대략 90~95%의 오염물질 섬유질이 물의 표면으로 떠올라 있는 것이 관찰되었다. 키틴은 비커의 바닥에 가라앉았고, 잔류 오염물질을 함유하는 것이 육안으로 관찰되었다.

회전혼합날개로 물을 재차 교반하였다.

물의 재교반은 끼인 오염물질을 자유롭게 한다는 것이 관찰되었다.

실시예 8:

실시예 5의 방법을 반복하였다. 상기 방법의 종료 시점에, 키토산이 충분히 침전되도록 상기 비커를 1시간 동안 유지하였다.

그 다음, 침전된 키토산이 재차 교반되어질 수 있는지를 알아보기 위하여, 회전혼합날개를 가동시켰다. 날개들은 저속에서 고속까지 다양한 속도로 회전되어 졌다.

저속에서, 침전된 키토산의 표면만이 교반되어 진다는 것이 관찰되었다. 중속과 고속에서는, 침전된 모든 키토산이 교반되어 물 전체에 분포되었다.

교반의 과정을 반복하는 것이 바람직하였다.

실시예 9:

실시예 2의 방법이 500㎖의 비커에서 반복되어 졌다.

일단 오염물질들이 물의 표면에 부유하게 되면, 넘칠 때까지 비커의 일측에 물을 첨가하였다. 초기 넘침은 미량이고 그 과정의 반복에 의하여 상당한 양의 넘침이 있었다.

미량의 넘침으로는 비커로부터 오염물질을 제거할 수 없다는 것이 관찰되어 졌다. 상당한 양의 넘침에서는, 오염물질이 비커의 측면 위로 흘러 넘쳤다.

만약 오염물질 위로 물이 가해지면, 이것이 오염물질 일부를 물속으로 들어가게 하여, 넘침이 일어났을 때 오염물질의 오직 일부만이 비커로부터 제거된다는 것이 관찰되었다.

만약 오염물질이 표면으로 부유하기 전에 넘침이 행하여진다면, 이 오염물질 제거 방식은 오직 부분적으로 이루어졌다.

실시예 10:

수면 아래에 하나의 측면 아암(보통 진공여과에 사용되는)이 있는 2L 삼각 플라스크(conical flask)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 9의 방법을 반복하였다. 측면 아암의 개구부는 핑거팁(fingertip)을 사용하여 밀봉되어 졌다.

상기 오염물질이 물의 표면으로 한번 떠오르면, 물이 상기 측면 아암을 경유하여 빠져나가도록 상기 돌기물이 제거된다.

오염물질이 4번 중 3번에서 측면 아암을 통하여 충분히 빠져나오는 것이 관찰 되었다. 이것이 발생하지 않는 경우에는, 일부의 오염물질이 삼각 플라스크의 경사진 표면에 부착되었다. 이 방법을 통하여 약 80%의 오염물질이 제거되었다.

실시예 11:

2L 비커를 사용하여 실시예 2의 방법을 반복하였다.

오염물질이 표면 위로 떠오른 후에, 그 오염물질을 제거하기 위하여 체가 사용되어졌다.

이것은 오염물질을 제거하기 위한 적절한 방법임이 관찰되어졌다. 그러나, 물 안에서의 과도한 힘이 일부의 오염물질을 침강시키는 결과를 낳기 때문에 추가적인 주의가 필요했다.

본 발명을 상술한 실시예로 한정하기 위한 것이 아니며 오직 실시예를 통해 설명하기 위한 것으로 이해되어야 할 것이다.

1, 101 : 장치
2, 102 : 탱크
3, 103 : 액체
4, 104 : 유입관
5, 105 : 회전혼합날개
6, 106 : 축
7, 107 : 모터
8, 108 : 검사구

Claims (28)

1. 원료와 액체를 혼합하되, 상기 원료는 적어도 하나의 오염물질과 적어도 하나의 바람직한 물질로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질은 상기 액체를 흡수 가능하며;
   상기 적어도 하나의 오염물질과 적어도 하나의 바람직한 물질이 분리 용기 내에서 분리되도록 하는 것;
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 원료로부터 오염물질을 제거하거나 저감시키기 위한 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질은 키틴(chitin), 키토산(chitosan), 키토산 파생물(chitosan derivative) 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체가 단상(single phase)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체가 물, 염산, 수산화나트륨 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바람직한 물질은 상기 액체 내에서 적어도 부분적으로 불용성인 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 바람직한 물질은 상기 액체 내에서 전적으로 불용성인 것을 특징으로 하는 방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원료는 식품 가공 중에 갑각류 재료로부터 껍질을 제거한 후의 폐기물로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염물질은 어망, 낚시줄, 운송 포대, 해초 그리고 다른 식물군(flora) 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염물질의 적어도 일부가 상기 액체의 표면에 부유하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염물질의 적어도 일부가 상기 액체의 표면에 부유하도록 하는 시간의 길이가 1분에서 24시간까지인 것을 특징으로 하는 방법.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염물질이 상기 액체로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염물질이 상기 액체로부터 제거되는 공정은 오버플로우 시스템, 펌프 시스템 또는 저수 시스템을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 제12항에 있어서, 상기 오버플로우 시스템은, 상기 액체의 표면이 상기 용기로부터 액체가 흘러 나가도록 작동 가능한 오버플로우 배출관에 도달하거나 통과할 때까지, 상기 용기 내부로 액체를 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
14. 제13항에 있어서, 상기 오버플로우 배출관은 상기 오버플로우 배출관를 통하여 흐름을 허용하거나 또는 방지할 수 있는 흐름제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 액체는 상기 적어도 하나의 오염물질을 회수할 수 있는 체 시스템을 통하여 상기 용기 밖으로 펌핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 밖으로 흐르는 상기 액체는 다시 상기 용기 내부로 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
17. 제12항에 있어서, 상기 펌프 시스템은 액체를 상기 용기로부터 상기 체 시스템을 통과하여, 상기 용기로 되돌아 오도록 펌핑하되, 상기 용기로 되돌아 오도록 펌핑된 물은 상기 적어도 하나의 오염물질이 오버플로우 포집 기구를 향하도록 물 표면 흐름을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
18. 제12항에 있어서, 상기 저수 시스템은 망 및/또는 체를 사용하여 상기 적어도 하나의 오염물질을 포집 또는 회수는 것을 특징으로 하는 방법.
    
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질이 상기 액체와 함께 상기 용기의 배출관을 통하여 펌핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
20. 제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질과 상기 액체가 상기 적어도 하나의 바람직한 물질을 포집하도록 작용하는 체나 필터를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
21. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바람직한 물질은 상기 물질로부터 잉여 액체를 짜낼 수 있도록 작동하는 압축 시스템에서 추가로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 액체와 원료의 비율이 20:1인 것을 특징으로 하는 방법.
    
23. 제22항에 있어서, 액체와 원료의 비율이 5:1인 것을 특징으로 하는 방법.
    
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 액체를 교반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
25. 제24항에 있어서, 상기 액체가 대략 60분 이하의 기간 동안 교반되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 액체의 교반이 한번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
27. 제2항 내지 제26항 중 어느 한 방법에 의하여 얻을 수 있는 키틴 또는 키토산 물질.
    
28. 상세한 설명 및 도면에 실질적으로 기재된 방법 또는 장치.

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