KR20200023256A - 식물성 젤라틴 이송 펌프 및 이를 포함하는 연 질캡슐 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 젤 이동 유로의 하류 구간 압력이 스프링의 탄성력에 비하여 커지면 식물성 젤의 일부가 회수 유로를 통하여 젤 이동 유로의 상류 구간으로 이송 가능하게 개폐 밸브가 개방되는 젤 이송 펌프 및 이를 포함하는 연질 캡슐 성형기 등을 제공한다.

Description

식물성 젤라틴 이송 펌프 및 이를 포함하는 연 질캡슐 성형기 {VEGETABLE GELATIN FEED PUMP AND SOFT CAPSULE ENCAPSULATION MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명의 실시예는 연질 캡슐을 제조하는 데 사용되는 젤라틴 이송 펌프 및 이를 포함하는 연질 캡슐 성형기에 관한 것이다.

식품, 제약 분야 등에서 많이 사용되고 있는 연질 캡슐은 일정한 너비 및 얇은 두께를 가지도록 형성된 한 쌍의 젤라틴 리본(gelatin ribbon)으로부터 연질 캡슐을 획득하는 성형 단계, 그리고 성형된 연질 캡슐들의 피막으로부터 함유 수분을 제거하는 건조 단계를 거쳐 제조된다. 참고로, 젤라틴 리본은 젤라틴 시트(gelatin sheet)라고도 한다. 이하부터는 설명의 편의상 젤라틴을 젤이라 칭하기도 한다.

성형 단계에는 성형기(encapsulation machine)가 사용된다. 성형기는, 한 쌍의 젤 리본을 절단하여 한 쌍의 단위 피막들을 형성하고 이들 한 쌍의 단위 피막을 서로 접합하여 밀봉 구조의 연질 캡슐을 획득하도록 구성되고, 젤 리본을 형성하고 공급하는 장치로 젤을 이송하는 젤 이송 펌프를 포함한다. 연질 캡슐은 한 쌍의 단위 피막을 서로 접합하는 과정에서 내부에 내용물(예 : 약액 등)이 주입된다.

건조 단계에는 회전식 건조기(tumble dryer)가 사용된다. 회전식 건조기는, 구동 수단에 의하여 회전되는 적어도 하나 이상의 텀블러(tumbler), 그리고 텀블러의 내부로 공기를 제공하는 송풍 기구를 포함한다. 텀블러의 내부에는 연질 캡슐들이 투입되고, 투입된 연질 캡슐들은 회전하는 텀블러에 의하여 유동하면서 송풍 기구로부터의 공기에 의하여 건조된다. 텀블러는 바스켓(basket)이라 칭하기도 한다.

연질 캡슐은 피막 원료에 따라 동물성과 식물성으로 대별된다. 동물성 연질 캡슐은, 피막 원료로서 주로 돼지 또는 소에서 얻은 젤라틴이 사용되는바, 식물성 연질 캡슐에 비하여 고가인 점, 광우병 문제, 종교적 문제 등으로 인하여 사용을 기피하고 있는 실정이다. 피막 원료로서 주로 감자 전분이나 옥수수 전분, 카라기난(carrageenan) 등이 사용되는 식물성 연질 캡슐은, 동물성 연질 캡슐의 문제를 해소할 수 있으나, 원료의 특성상 동물성 연질 캡슐에 비하여 탄성이 부족하고 피막의 접합(sealing)이 불안정한 편이다.

이에 따라, 기존의 성형기를 사용하여 식물성 연질 캡슐을 성형하면, 젤 이송 펌프에 의한 식물성 젤 공급 과정에서 식물성 젤의 이송(공급)이 비원활하게 이루어지는 문제가 있다. 예를 들어, 식물성 젤 과다 이송이나 식물성 젤 경화에 따른 이송 경로 폐색 등을 이유로 하는 이송 경로의 내압 상승 현상에 따라 젤 이송 펌프나 젤 이송 라인이 손상되거나 파손될 수 있다.

기존의 회전식 건조기를 사용하여 건조시키면, 상측에 쌓인 다른 연질 캡슐들의 중량에 의하여 압착됨에 따라 캡슐의 접합 부분이 미세하게 벌어지거나 하면서 내용물이 캡슐로부터 누설되는 문제가 있다.

이와 같은 문제들은 전 세계적으로 식물성 연질 캡슐의 보급을 저해하고 있는 요인 중 하나이다. 따라서, 식물성 연질 캡슐을 보다 효율적으로 제조할 수 있는 장비의 개발이 시급히 요구되는 실정이다.

대한민국 특허공보 특1991-0002129호(1991.04.04.) 대한민국 등록특허공보 제10-0586019호(2006.06.01.) 대한민국 등록특허공보 제10-0949173호(2010.03.23.) 대한민국 등록특허공보 제10-1580825호(2015.12.31.)

본 발명의 실시예는, 연질 캡슐(특히, 식물성 연질 캡슐)의 제조성 향상 면에서 보다 유리한 젤라틴 이송 펌프, 이를 포함하는 연질 캡슐 성형기, 이를 포함하는 연질 캡슐 제조장비 등을 제공하는 데 목적이 있다.

해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연질 캡슐 성형기를 구성하는 젤라틴 이송 펌프로, 젤 투입구, 젤 투출구 및 상기 젤 투입구와 상기 젤 투출구를 상호 연결하는 젤 이동 유로가 형성되고, 상기 젤 이동 유로 상에 기어실이 형성되며, 상기 젤 이동 유로에서 상류 구간과 하류 구간을 연결하는 회수 유로가 형성된 펌프 바디와; 상기 기어실 내에 서로 맞물린 상태로 회전 가능하게 장착되고, 구동원에 의하여 서로 반대로 회전되면서 젤을 상기 상류 구간에서 상기 하류 구간으로 이송하는 한 쌍의 기어와; 상기 회수 유로를 개폐하는 개폐 밸브, 상기 개폐 밸브를 탄성력에 의하여 폐쇄 상태로 유지시키는 밸브 폐쇄유지수단 및 상기 밸브 폐쇄유지수단의 탄성력을 조절하는 조절기구를 포함하는, 젤라틴 이송 펌프가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 사이로 한 쌍의 젤라틴 리본이 공급되고 서로 반대 방향으로 회전되며 외주면에 서로 대응하도록 배열된 성형 요소들에 의하여 상기 한 쌍의 젤라틴 리본을 캡슐 형상으로 성형하는 한 쌍의 다이 롤에 있어서, 서로 대응하는 상기 성형 요소들 각각은, 상기 한 쌍의 다이 롤의 외주면에 서로 짝을 이루어 캐비티의 일부와 나머지를 구성하도록 각각 형성된 캐비티 홈을 구비하고, 상기 캐비티 홈의 입구의 주위에 각각 상기 한 쌍의 다이 롤의 외주면으로부터 돌출되고 서로 짝을 이루어 상기 한 쌍의 젤라틴 리본을 가압, 접합시키는 가압면을 가지도록 형성된 가압돌기를 구비하며, 상기 가압면의 내측 가장자리에 서로 짝을 이루어 상기 한 쌍의 젤라틴 리본이 도입되는 여유 공간을 마련하도록 각각 형성된 단턱을 구비하고, 상기 가압면과 상기 단턱 사이 및 상기 가압면의 외측 가장자리에 각각 서로 짝을 이루어 상기 한 쌍의 젤라틴 리본을 절단하도록 형성된 내측 날 및 외측 날을 구비하되, 상기 단턱은 높이가 상기 가압면에 비하여 낮은 단차면 및 상기 단차면을 상기 가압면과 연결하는 연결면을 가지며, 상기 연결면은 상기 단차면으로부터 연장되고 상기 단차면과 둔각을 이루도록 상기 단차면에 대하여 경사지며 상기 내측 날의 형성을 위하여 상기 가압면과 날카롭게 연결된 것을 특징으로 하는, 연질 캡슐 제조용 다이 롤이 제공될 수 있다.

여기에서, 단차면과 연결면이 둔각을 이루는 구성에 의하면, 짝을 이룬 단턱(230) 사이의 여유 공간에 도입된 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)는, 내측 날(242)과 외측 날(244)의 절단작용 이후, 자체적인 탄성력에 의하여 원상으로 복원되는 때, 여유 공간으로부터 보다 부드럽고 자연스럽게 빠져나와 연집캡슐의 접합부에 합쳐진다. 즉, 여유 공간은 한 쌍의 다이 롤(20)이 서로 반대 방향으로 회전되므로 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)가 탄성력으로 복원되는 과정에서 외측 영역(즉, 캐비티 홈(210)의 입구 쪽 방향의 영역)이 자연히 축소되고, 이로 인하여 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)는 짝을 이룬 단턱(230)에 의하여 가압되지만, 이 때의 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)에 대한 단턱(230)의 가압력은 단차면과 연결면이 둔각을 이루는 점으로 인하여 분산되므로, 여유 공간으로부터 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)의 복원 이탈은 부드럽고 자연스럽게 이루어지는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 좌우방향을 따라 일렬로 연속적으로 배치된 1단 건조실(110)들과; 상기 1단 건조실(110)들의 상측에 상기 1단 건조실(110)들의 배열방향과 평행한 좌우방향을 따라 일렬로 연속적으로 배치된 2단 건조실(120)들과; 상기 1단 건조실(110) 각각에 좌우방향의 축을 중심으로 회전 가능하도록 수용되고 서로 간에 좌우방향의 양단(입구 및 출구)이 연통되어 식물성 연질 캡슐들을 좌우방향에서 어느 한쪽인 제1 방향으로 이송하면서 건조시키는 제1 건조경로를 형성하는 1단 텀블러(130)들과; 상기 2단 건조실(120) 각각에 좌우방향의 축을 중심으로 회전 가능하도록 수용되고 서로 간에 좌우방향의 양단(입구 및 출구)이 연통되어 식물성 연질 캡슐들을 좌우방향에서 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이송하면서 건조시키는 제2 건조경로를 형성하며, 식물성 연질 캡슐 수용 용량(즉, 지름)이 상기 1단 텀블러(130)들에 비하여 작은 2단 텀블러(140)들과; 상기 1단 텀블러(130)들을 회전시키는 1단 구동 장치(150) 및 상기 2단 텀블러(140)들을 회전시키는 2단 구동 장치(160)와; 상기 2단 텀블러(140)들 중 상기 제2 방향을 기준으로 종료단 측의 2단 텀블러 및 상기 1단 텀블러(130)들 중 상기 제1 방향을 기준으로 시작단 측의 1단 텀블러를 연결하여 종료단 측의 상기 2단 텀블러로 이송된 식물성 연질 캡슐들을 시작단 측의 상기 1단 텀블러로 이동시키는 전달경로를 형성하는 연결체(170)와; 상기 1단 텀블러(130)들에 의하여 이송되는 식물성 연질 캡슐들 및 상기 2단 텀블러(140)들에 의하여 이송되는 식물성 연질 캡슐들에 공기를 공급하여 식물성 연질 캡슐들의 건조를 촉진시키는 송풍장치(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물성 연질 캡슐용 회전식 건조기가 제공될 수 있다.

상기 1단 텀블러(130)들은 좌우방향의 양단에 각각 입구와 출구가 마련되고, 이웃한 상기 1단 텀블러(130)들 간에는 상기 입구와 상기 출구가 서로 연통된다.

상기 2단 텀블러(140)들도 좌우방향의 양단에 각각 입구와 출구가 마련되고, 이웃한 상기 2단 텀블러(140)들 간에도 상기 입구와 상기 출구가 서로 연통된다.

상기 1단 텀블러(130) 각각의 입구와 출구는 상기 1단 텀블러(130)의 좌우방향의 양단 중앙에 배치된다. 상기 2단 텀블러(140) 각각의 입구와 출구도 상기 2단 텀블러(140)의 좌우방향의 양단 중앙에 배치된다.

상기 1단 텀블러(130)들 및 상기 2단 텀블러(140)들 중 적어도 어느 하나 이상은, 좌우방향의 양단에 각각 상기 입구와 상기 출구가 마련되고, 둘레가 미리 정한 개구율을 가진 메시로 구성된 텀블러 본체와; 상기 텀블러 본체의 내주면에 각각 배치되고 각기 상기 텀블러 본체의 회전 중심을 제공하는 축에 대하여 일정한 각도 경사져 상기 텀블러 본체와 함께 회전되면서 식물성 연질 캡슐들을 상기 입구로부터 상기 출구 쪽으로 이송시키는 블레이드들과; 상기 텀블로 본체의 내부에서 상기 출구에 구비되어 상기 텀블러 본체와 함께 회전되면서 상기 출구 쪽으로 이동된 식물성 연질 캡슐들을 퍼올려서 상기 출구로 배출하는 배출 부재를 포함할 수 있다.

과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 젤라틴 이송 펌프에 있어서, 식물성 젤 이송 경로의 내압이 허용 압력 이상으로 상승되면서 고장(파손)이나 공정 불량이 유발되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예는, 연질 캡슐을 성형하는 때, 서로 대응하는 가압면(도면부호 222 참조)의 내측 가장자리 사이에 단턱(도면부호 230 참조)에 의하여 여유 공간이 마련되는바, 여유 공간에 한 쌍의 젤라틴 리본의 일부가 도입되고, 도입된 한 쌍의 젤라틴 리본의 일부가 연질 캡슐의 접합부에 합쳐지면서 접합부에 대한 접합률을 70% 내지 120% 수준으로 대폭적으로 향상시키기 때문에, 접합부 불량 및 내용물 누설의 방지 면에서 매우 우수한 연질 캡슐을 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 식물성 연질 캡슐을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질 캡슐 성형기를 정면에서 본 구성도이다.
도 3은 도 2의 성형기를 측면에서 본 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 젤라틴 이송 펌프의 전체 구조가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 젤라틴 이송 펌프의 내부 구성이 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 젤라틴 이송 펌프의 펌프 바디가 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 젤라틴 이송 펌프의 펌프 바디의 내부가 개념적으로 도시된 구성도이다.
도 8은 도 7의 일부분이 도시된 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐 제조용 성형기의 다이 롤의 일례가 도시된 단면도이다.
도 10은 도 9의 A 부분이 도시된 확대도이다.
도 11은 도 9의 B 부분이 도시된 확대도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐 제조용 성형기의 다이 롤의 일례가 도시된 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐 제조용 성형기의 다이 롤의 일례에 의하여 제조된 식물성 연질캡슐을 구체적으로 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐 제조용 성형기의 다이 롤의 다른 예가 도시된 주요부 단면도이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐용 회전식 건조기의 외부가 도시된 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐용 회전식 건조기의 내부가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐용 회전식 건조기의 1단 텀블러의 지지구조가 도시된 사시도이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐용 회전식 건조기의 1단 텀블러와 2단 텀블러의 구성이 도시된 사시도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질캡슐용 회전식 건조기의 2단 텀블러의 작동이 도시된 횡단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성 요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 연질 캡슐 제조 장비는, 동물성이든 식물성이든 상관없이 젤라틴으로 연질 캡슐을 제조하는 데 사용될 수 있는 것이지만, 식물성 연질 캡슐을 제조하는 것을 중심으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 연질 캡슐 제조장비는 연질 캡슐 성형기(이하, 성형기라 한다.) 및 연질 캡슐 건조기(이하, 회전식 건조기라 한다.)를 포함한다. 식물성 연질 캡슐은, 성형기에 의하여 접합부를 가지도록 성형되고, 회전식 건조기에 의하여 안전하게 건조된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 식물성 연질 캡슐의 성형을 위하여, 식물성 젤 멜팅 탱크(vegetable gel melting tank)에 젤 원료를 투입하고 가열하여 제조된 식물성 젤을 식물성 젤 서비스 탱크(vegetable gel service tank, 12)로 옮긴 후, 식물성 젤 이송 펌프(도 4 참조)를 이용, 식물성 젤을 히팅 호스(heating hose, 11)를 통하여 성형기의 좌우에 각각 설치된 스프레더 박스(spreader box, 2)에 공급한다.

스프레더 박스(2)는 높이 조절 장치에 의하여 상하 높이가 조절된다. 냉동 드럼(1)에 대한 스프레더 박스(2)의 높이를 조절하여 방법 및 식물성 젤 이송 펌프에 의한 식물성 젤 이송 속도를 조절하는 방법으로 식물성 젤의 두께를 조절, 세팅한다.

스프레더 박스(2) 각각으로부터 일정한 두께로 공급되는 식물성 젤을, 스프레더 박스(2) 각각의 하부에 설치된 냉동 드럼(1)을 이용, 고체화(solidification)시켜 젤 리본으로 만든다. 냉동 드럼(1)과 스프레더 박스(2)는 한 쌍의 젤 리본을 연속적으로 성형하고 공급하는 한 쌍의 리본 공급 장치(10)를 구성한다.

리본 공급 장치(10)로부터 연속적으로 제공되는 한 쌍의 젤 리본은, 리본 견인 롤러(4)에 의하여 각각 성형기의 상부로 이동되면서 오일 공급 장치(3)를 통과하고, 웨지(wedge, 30)와 좌우 한 쌍의 다이 롤(die roll, 20)에 의하여 캡슐 형상으로 성형된다.

성형기의 운전 속도 등은 조작 패널(9)에서 세팅하고 제어할 수 있다.

도 2에서 도면 부호 40은 리본 풀링 유닛(ribbon pulling unit)이다.

식물성 젤 이송 펌프의 구성이 도 4 내지 도 8에 도시되어 있다. 식물성 젤 이송 펌프는 식물성 젤을 한 쌍의 리본 공급 장치에 공급하는 한 쌍의 기어 펌프를 포함한다. 한 쌍의 기어 펌프는 그 구성의 대부분이 하나의 펌프 바디(510)에 함께 마련된다. 펌프 바디(510)에는 한 쌍의 기어 펌프를 각각 구성하는 젤 투입구(젤라틴 투입구, 511)와 젤 투출구(젤라틴 투출구, 512)가 마련되고, 펌프 바디(510)의 내부에는 짝을 이루는 젤 투입구(511)와 젤 투출구(512)를 각각 연결하는 젤 이동 유로(513)가 형성되며, 각각의 젤 이동 유로(513) 상에는 한 쌍의 기어(520)가 식물성 젤을 짝을 이루는 젤 투입구(511) 쪽에서 젤 투출구(512) 쪽으로 이송시킬 수 있도록 배치된다.

각각의 젤 투입구(511)로는 식물성 젤 서비스 탱크(12, 도 3 참조) 내의 식물성 젤이 투입된다. 각각의 젤 투출구(512)에는 히팅 호스(11, 도 3 참조)가 연결된다. 각각의 젤 이동 유로(513)에서 젤 투입구(511) 쪽인 상류 구간과 젤 투출구(512) 쪽인 하류 구간 사이에는 기어실(514)이 형성된다. 기어실(514) 각각에는 한 쌍의 기어(520)가 서로 맞물린 상태로 회전 가능하도록 장착되고, 한 쌍의 기어(520)들은 각각 기어 구동 유닛(525)에 의하여 서로 반대 방향으로 회전되면서 식물성 젤을 젤 투입구(511) 쪽에서 젤 투출구(512) 쪽으로 이송한다. 기어 구동 유닛(525)들은 펌프 바디(510)의 외부에 설치된다.

펌프 바디(510)의 내부에는 한 쌍의 기어(520)들 각각의 작용에 의하여 젤 이동 유로(513)의 하류 구간(젤 투출구 쪽)으로 이송된 식물성 젤의 일부를 젤 이동 유로(513)의 상류 구간으로 각각 회수하는 회수 유로(515)가 형성된다. 회수 유로(515) 각각의 중간에는 회수 유로(515)를 개폐하는 개폐 밸브(개폐 부재, 530)가 구비된다. 개폐 밸브(530) 각각은 스프링(540)에 의하여 폐쇄 상태로 유지된다. 스프링(540) 각각의 장력은 장력 조절 나사(550)에 의하여 조절된다. 장력 조절 나사(550) 각각을 조임에 따라 스프링(540)이 압축되면, 개폐 밸브(530)의 폐쇄 상태는 보다 강한 힘으로 유지된다. 반대로, 장력 조절 나사(550) 각각을 풀면, 개폐 밸브(530)의 폐쇄 상태는 완화된다.

펌프 바디(510)의 내부에는 앞서 언급한 기어실(514)과 별개로 밸브실(516)이 각각 형성된다. 밸브실(516) 각각에는, 개폐 밸브(530)가 직선 이동(도 8을 기준으로, 상하 방향으로 이동) 가능하게 수용되고, 개폐 밸브(530)의 이동 방향을 기준으로 양쪽의 제1 끝면과 제2 끝면 중 어느 하나인 제1 끝면에 개폐 밸브(530)에 의하여 개폐되는 제1 회수 구멍과 제2 회수 구멍이 각각 형성된다. 제1 회수 구멍에는 회수 유로(515)의 일부를 구성하는 제1 회수 유로(515a)가 연결되고, 제2 회수 구멍에는 회수 유로(515)의 나머지를 구성하는 제2 회수 유로(515b)가 연결된다. 제1 회수 유로(515a)는 젤 이동 유로(513)의 하류 구간(젤 투출구 쪽)에 한쪽 끝이 연결된 상태로 제1 회수 구멍에 다른 쪽 끝이 연결되고, 제2 회수 유로(515b)는 젤 이동 유로(513)의 상류 구간에 한쪽 끝이 연결된 상태로 제2 회수 구멍에 다른 쪽 끝이 연결된다. 개폐 밸브(530)에 탄성력을 부여하는 탄성 부재인 스프링(540)은 밸브실(516)의 제2 끝면과 개폐 밸브(530) 사이에 개재된다.

펌프 바디(510)에는 밸브실(516) 각각의 제2 끝면을 통하여 밸브실(516)과 연통하는 나사 구멍이 관통되고, 나사 구멍 각각에는 장력 조절 나사(550)가 결합된다. 장력 조절 나사(550) 각각의 끝면은 밸브실(516)의 제2 끝면을 구성한다. 탄성 부재인 스프링(540) 각각은 밸브실(516)의 제2 끝면을 구성하는 장력 조절 나사(550)의 끝면에 지지된다.

이와 같이 구성되는 회수 유로(515), 개폐 밸브(530), 스프링(540) 및 장력 조절 나사(550)에 의하면, 한 쌍의 기어(520)에 의한 식물성 젤 이송 도중, 젤 투출구(512)를 통한 식물성 젤의 투출(토출)이 지체되고, 이에 젤 이동 유로(513)의 하류 구간의 압력이 상승되어 하류 구간의 압력이 스프링(540)의 탄성력에 비하여 커지면, 개폐 밸브(530)는 제1 회수 유로(515a)와 제1 회수 구멍을 통하여 밸브실(516)로 진입되는 식물성 젤에 의하여 개방 작동이 되고(이에 의하면, 폐쇄 상태의 제1 회수 구멍과 제2 회수 구멍은 개방된다.), 젤 이동 유로(513)의 하류 구간 내 식물성 젤의 일부는 회수 유로(515)를 통하여 젤 이동 유로(513)의 상류 구간으로 이송된다(즉, 밸브실(516)로 진입된 식물성 젤이 제2 회수 구멍과 제2 회수 유로(515b)를 통하여 젤 이동 유로(513)의 상류 구간으로 회수된다.). 이러한 식물성 젤의 회수 작용에 의하면, 식물성 젤 이송 경로의 내압이 허용 압력 이상으로 상승되면서 고장(파손)이 유발되는 것을 방지할 수 있다.

펌프 바디(510)는 가열 수단에 의하여 가열된다. 물론, 히팅 호스(11, 도 3 참조)도 가열 수단에 의하여 가열된다. 이에, 식물성 젤은 스프레더 박스(2, 도 2, 3 참조)로 이송되는 과정에서 경화가 방지된다. 참고로 히팅 호스(11)에서 식물성 젤이 굳어버리면, 히팅 호스(11)의 관로가 식물성 젤에 의하여 폐색될 수 있다.

각각의 가열 수단은 작동(온, 오프)이 온도 센서로부터의 측정 결과에 따라 제어 수단에 의하여 제어될 수 있다. 온도 센서는 펌프 바디(510)와 히팅 호스(11)의 온도를 각각 측정하여 제어 수단에 제공할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 성형기는 한 쌍의 리본 공급 장치(10), 한 쌍의 다이 롤(20), 웨지(30) 및 리본 풀링 유닛(40)을 포함한다(도 2 참조).

한 쌍의 리본 공급 장치(10)는, 한 쌍의 젤 리본(감자 전분, 옥수수 전분, 카라기난과 같은 식물성 원료로 이루어진다.)을 연속적으로 성형하고, 성형된 한 쌍의 젤 리본을 한 쌍의 다이 롤(20) 사이로 연속으로 공급한다. 한 쌍의 다이 롤(20)은 맞닿은 상태에서 서로 반대 방향으로 회전되면서 사이로 공급된 한 쌍의 젤 리본을 캡슐 형상으로 성형한다. 웨지(30)는, 한 쌍의 다이 롤(20) 사이에 배치되고(도 9 참조), 양옆에서 한 쌍의 다이 롤(20) 각각과의 사이에 리본 도입 경로를 형성하는 두 곡면을 가지며, 두 리본 도입 경로로부터 한 쌍의 다이 롤(20) 사이로 진입, 합하여지는 한 쌍의 젤 리본을 고온으로 가열하고, 한 쌍의 다이 롤(20)에 의하여 캡슐화되는 한 쌍의 젤 리본 사이에 내용물(예를 들어, 약액일 수 있다.)을 주입한다. 리본 풀링 유닛(40)은 한 쌍의 다이 롤(20) 사이를 통과하여 한 쌍의 다이 롤(20)로부터 배출되는 배출되는 젤 리본을 배출방향으로 잡아당기는 역할을 수행한다.

리본 공급 장치(10)에 의하여 한 쌍의 다이 롤(20) 사이로 연속적으로 공급되는 한 쌍의 젤 리본은 리본 풀링 유닛(40)에 의하여 한 쌍의 다이 롤(20) 사이를 일정한 속도로 통과하는 과정에서 한 쌍의 다이 롤(20)과 웨지(30)에 의하여 캡슐 형상으로 성형되고 내부에 내용물이 수용된 식물성 연질 캡슐(도 1, 도 15 참조)로 제조된다. 물론, 제조된 식물성 연질 캡슐은 회전식 건조기에 의하여 건조된다.

한 쌍의 다이 롤(20)의 일례가 도 9 내지 도 16에 도시되어 있다. 한 쌍의 다이 롤(20)의 일례는 외주면(22)에 사이로 공급된 한 쌍의 젤 리본을 캡슐 형상으로 성형하기 위한 성형 요소(200)들이 서로 대응하도록 일정한 패턴으로 배열된다.

서로 대응하는 성형 요소(200)들은, 한 쌍의 다이 롤(20)의 외주면(22)에 캡슐의 1/2 형상과 동일한 형상이나 유사한 형상으로 음각되고 서로 짝을 이루어 캐비티를 형성하는 캐비티 홈(210)을 가진다. 즉, 서로 짝을 이루는 캐비티 홈(210)은 캐비티의 일부와 나머지를 구성한다. 물론, 서로 대응하는 캐비티 홈(210)들은 한 쌍의 다이 롤(20)이 회전됨에 따라 서로 짝을 이루어 캐비티를 형성하도록 서로 접근되었다가 이격되는 과정을 반복한다.

캐비티 홈(210)들의 바닥에는 각각 흡입 구멍(250)이 연결된다. 한 쌍의 젤 리본은 흡입 구멍(250)들을 통한 흡입작용에 의하여 캐비티 홈(210)의 바닥 쪽으로 흡인되므로, 한 쌍의 젤 리본 사이에는 웨지(30)로부터의 내용물 주입을 위한 포켓이 자연스럽게 형성된다.

또한, 서로 대응하는 성형 요소(200) 각각은 가압돌기(220)를 가진다. 가압돌기(220)들은, 서로 대응하는 캐비티 홈(210)들의 주위에 캐비티 홈(210)들의 주위를 따라 마련되어 링 구조를 가지며, 다이 롤(20)의 외주면(22)으로부터 일정한 높이만큼 돌출됨과 아울러 서로 짝을 이루어 한 쌍의 젤 리본을 가압하는 가압면(222)을 가지도록 형성된다. 한 쌍의 젤 리본은 서로 짝을 이루는 가압면(222)에 의한 일정한 가압작용으로 포켓의 주위가 서로 접합, 밀봉된다.

또, 서로 대응하는 성형 요소(200) 각각은 단턱(230)을 가진다. 구체적으로, 서로 대응하는 가압면(222)의 내측 가장자리에는 서로 짝을 이루어 한 쌍의 젤 리본이 도입되는 여유 공간을 마련하도록 단턱(230)이 형성된다. 단턱(230)은 가압면(222)의 내측 가장자리를 따라 마련된다. 이 때, 서로 짝을 이루는 단턱(230)에 의하여 형성된 여유 공간은 바닥의 높이가 캐비티 홈(210)의 바닥에 비하여 높고 가압면(222)에 비하여 낮다.

또한, 서로 대응하는 성형 요소(200)들은 각각 서로 짝을 이루어 긴밀히 맞물리면서 한 쌍의 젤 리본을 캡슐 형상으로 절단하는 내측 날(242)과 외측 날(244)을 가진다. 가압면(222)들과 단턱(230)들은 각각 날카로운 에지(edge)를 가지도록 만나는 형태로 연결되어, 가압면(222)들과 단턱(230)들 사이 각각에는 가압면(222)과 단턱(230) 사이를 따라 내측 날(242)이 형성된다. 외측 날(244)은 가압면(222)들의 외측 가장자리에 각각 가압면(222)의 외측 가장자리를 따라 형성된다. 외측 날(242)은 가압면(222)들의 외측 가장자리에 면취를 형성하는 것에 의하여 날카롭게 형성될 수 있다.

이와 같은 다이 롤(20)의 일례는, 리본 공급 장치(10)가 한 쌍의 젤 리본을 보유하고 있고, 리본 풀링 유닛(도 2의 도면부호 30 참조)이 한 쌍의 젤 리본을 잡아당기고 있기 때문에, 어느 정도 신장된 상태의 한 쌍의 젤 리본을 캡슐 형상으로 성형한다.

이 과정에서, 한 쌍의 젤 리본은, 짝을 이루는 가압면(222)에 의하여 가압되어 포켓의 주위가 서로 접합되고, 짝을 이루는 단턱(230)에 의하여 단턱(230) 사이에 마련된 여유 공간에 일부(5)가 도입되며, 내측 날(242)과 외측 날(244)에 의하여 캡슐의 형상으로 절단된다. 물론, 여유 공간에 도입된 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)는 짝을 이루는 단턱(230)에 의하여 가압된다.

한 쌍의 젤 리본이 내측 날(242)과 외측 날(244)에 의하여 캡슐 형상으로 절단되더라도, 여유 공간에 도입된 한 쌍의 젤 리본의 일부(5)는, 식물성 연질 캡슐의 접합부에 붙어 있고, 어느 정도 신장된 상태에서 자체적인 탄성력에 의하여 원상으로 복원되면서 식물성 연질 캡슐의 접합부에 합쳐진다.

이와 같이, 다이 롤(20)의 일례는 식물성 연질 캡슐을 성형하는 과정에서 짝을 이루는 단턱(230)에 의하여 마련되는 여유 공간으로 도입된 젤 리본의 일부(5)가 원상 복원에 의하여 식물성 연질 캡슐의 접합부에 합쳐지므로 접합부의 두께가 보다 두꺼운(즉, 접합률이 한층 향상된) 식물성 연질 캡슐을 제조할 수 있다.

도 13은 다이 롤(20)의 일례에 의하여 제조된 식물성 연질 캡슐을 나타낸다.

도 13과 같이, 다이 롤(20)의 일례에 의하여 제조된 식물성 연질 캡슐은 여유 공간에 도입된 젤 리본이 접합부에 합쳐지므로 접합부가 보다 두껍게 형성된다. 물론, 식물성 연질 캡슐의 접합부에 대한 접합률은 여유 공간의 크기 증감을 통하여 요구되는 적정 수준으로 얼마든지 조정할 수 있다.

특히, 한 쌍의 다이 롤(20)의 일례에 의하여 제조된 연질 캡슐은 접합부에 있어서 서로 짝을 이루는 내측 날(142)이 먼저 맞물리면서 절단되는 부분(도 11 참조)에 대해서도 접합률을 크게 향상시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 식물성 연질 캡슐 제조용 성형기의 다이 롤의 다른 예가 도시된 주요부 단면도이다.

다이 롤(20)의 일례는 서로 짝을 이루는 단턱(230)에 의하여 형성되는 여유 공간의 대부분이 직선면으로 구성되어 여유 공간의 크기가 대체적으로 일정한 것에 대하여, 다이 롤(20)의 다른 예는 서로 짝을 이루는 단턱(230A)에 의하여 형성되는 여유 공간의 대부분이 내측 날(242) 쪽에서 캐비티 홈(210)의 입구 쪽으로 갈수록 확대되는 구조를 가지도록 마련될 수 있음을 예시한다. 이를 위하여, 다이 롤(20)의 다른 예는 단턱(230A)들이 내측 날(242) 쪽에서 캐비티 홈(210)의 입구 쪽으로 내리막 경사진 경사면을 가질 수 있다.

이와 같이, 여유 공간의 대부분이 내측 날(242) 쪽에서 캐비티 홈(210)의 입구 쪽으로 갈수록 확대되는 구조를 가지도록 마련하면, 여유 공간으로 도입된 젤 리본의 일부(5)가 원상 복원에 의하여 연질 캡슐의 접합부에 합쳐지는 과정이 보다 많은 양으로 자연스럽게 이루어지도록 유도할 수 있다.

성형기에 의하여 생산된 식물성 연질 캡슐은 캡슐 피막이 약 40% 내지 50%의 수분을 함유하고 있다. 캡슐 피막에 포함된 수분의 1차 건조를 위하여 회전식 건조기에 식물성 연질 캡슐들을 공급하여 캡슐 피막의 수분을 약 20% 내지 25% 수준으로 감소시킨다. 다음, 건조대에 식물성 연질 캡슐들을 정렬하고 건조실에서 2차 건조를 수행한다(수분 함량 약 12% 내지 15%).

식물성 연질 캡슐은, 동물성 연질 캡슐과 달리, 콜라겐 성분을 거의 또는 전혀 포함하고 있지 않으므로 탄성력이 매우 부족하고 캡슐의 접합(sealing)이 매우 불안정하다. 성형기로 성형된 연질 캡슐에 대하여 현미경을 이용하여 접합 상태를 검사할 때는 문제가 없지만, 연질 캡슐의 1차 건조 또는 2차 건조 후에 접합부에서 천천히 누액이 발생(slow leak)되는 기술적 문제로 전세계적으로 식물성 연질 캡슐의 개발이 늦어지고 있다.

본 발명자는 이러한 문제점의 원인을 추적, 검사한 결과, 식물성 연질 캡슐의 초기 접합의 문제를 제거하지 못하고 생산한 원인을 발견하고 개선하고자 본 발명을 개발하게 되었다.

식물성 연질 캡슐은 1단계 건조를 위하여 회전식 건조기에 캡슐을 공급하되 회전식 건조기에서 1단계 건조(초기 건조)를 완료하고 2단계 건조(수분 건조)를 수행하는 방식으로 분리하여 건조하여야 한다.

1단계 건조는 회전식 건조기의 상부 측 2단 텀블러들 내부에서 식물성 연질 캡슐이 정체되지 않고 많은 양을 수용함에 따라 연질 캡슐의 무게로 인하여 눌리는 현상이 없도록 설계되어, 식물성 연질 캡슐에 대한 1단계 건조가 이루어지면서 캡슐의 형상을 갖춰가며 접합부가 1단계 건조로 인하여 안전성을 확보할 수 있도록 하였다. 1단계 건조가 완료된 식물성 연질 캡슐들은 2단계 건조를 위하여 회전식 건조기의 하부 측 1단 텀블러들 내부로 공급되어 안전성을 확보한 식물성 연질 캡슐을 건조할 수 있도록 설계되었다.

식물성 연질 캡슐을 생산하기 위하여 1단계 건조와 2단계 건조를 수행하는 텀블러들을 1열로 배열하면 20m 이상의 공간이 필요하기 때문에, 상부에 1단계 건조를 위한 텀블러들을 배열하고, 하부에 2단계 건조를 위한 텀블러들을 배열하여, 회전식 건조기를 2단형으로 구성하였다.

상부 측의 1단 텀블러들은, 식물성 연질 캡슐의 안정화를 위하여 연질 캡슐 수용 용량이 하부 측의 2단 텀블러들에 비하여 작게 설계되어, 식물성 연질 캡슐들을 정체됨이 없이 전체적으로 이동시킬 수 있고, 식물성 연질 캡슐들을 많이 수용함에 따라 상대적으로 하측의 식물성 연질 캡슐들이 상대적으로 상측의 식물성 연질 캡슐들의 무게에 의하여 눌리는 현상을 방지할 수 있다. 1단, 2단 텀블러 각각의 회전 속도가 개별적으로 조절되는 구성을 가져, 식물성 연질 캡슐들을 안정적으로 건조할 수 있다.

회전식 건조기의 내, 외부가 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다. 참고로, 도 17은 측면에서 본 상태를 나타낸다.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 회전식 건조기는, 성형기의 한쪽으로 설치되어 성형기에 의하여 성형된 식물성 연질 캡슐을 건조하는 것인바, 하부에 1단 건조실(110)들이 좌우방향으로 일렬로 배치되고, 상부에 2단 건조실(120)들이 1단 건조실(110)들과 나란하게 좌우방향으로 일렬로 배치된다. 또, 1단 건조실(110) 각각에 1단 텀블러(130)들이 좌우방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 수용되고, 2단 건조실(120) 각각에 2단 텀블러(140)들이 좌우방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 수용된다. 수용된 1단 텀블러(130)들은 길이방향의 양단이 서로 연통되고, 수용된 2단 텀블러(140)들도 길이방향의 양단이 서로 연통된다.

1단 텀블러(130)들 및 2단 텀블러(140)들은 각각 1단 텀블러 지지유닛(지지롤러를 포함할 수 있다.)(115) 및 2단 텀블러 지지대(지지롤러를 포함할 수 있다.)(125)에 의하여 회전 가능하도록 지지된다. 2단 텀블러(140)들은, 2단 메인 모터들을 포함하는 2단 구동 장치(160)에 의하여 각각 회전되어 개별적으로 작동되는바, 일부 또는 전체가 서로 다른 방향 및/또는 서로 다른 속도로 회전될 수 있다. 1단 텀블러(130)들도 1단 메인 모터들을 포함하는 1단 구동 장치(150)에 의하여 각각 회전되어 개별적으로 작동될 수 있다.

캡슐 투입구를 통하여 상부의 2단 텀블러(140)들 중 시작단 텀블러에 투입(도 16 참조)된 식물성 연질 캡슐은, 도 15에서와 같이 2단 건조실(120)들의 배열방향을 따라 2단 텀블러(140)들 중 종료단(마지막단) 텀블러로 이동(즉, 도 15의 제2 방향을 따라 이동)된 후, 연결체(170)를 통하여 하부의 1단 텀블러(130)들 중 시작단 텀블러로 자유낙하방식으로 이동된다. 그리고, 도 15에서와 같이 1단 건조실(110)들의 배열방향을 따라 1단 텀블러(130)들 중 종료단 텀블러로 이동(즉, 도 15의 제1 방향을 따라 이동)된 다음, 캡슐 배출구를 통하여 배출, 캡슐 보관함(190)에 보관된다.

연결체(170)는 종료단 측의 2단 텀블러로 이송된 식물성 연질 캡슐들을 시작단 측의 1단 텀블러로 이동시키는 전달경로를 제공한다.

식물성 연질 캡슐은, 이와 같이 텀블러(120, 140)들을 따라 이동되는 중 송풍장치(180)를 구성하는 1단 송풍기(181) 및 2단 송풍기(182)에 의하여 1단 건조실(110)들 및 2단 건조실(120)들로 공급되는 공기에 의하여 건조된다. 상부의 2단 텀블러(140)들은 식물성 연질 캡슐 수용 용량이 하부의 1단 텀블러(130)들에 비하여 작도록 형성되어, 식물성 연질 캡슐은 2단 텀블러(140)들을 따라 이동되는 과정에서 정체되지 않고 서로 적층됨에 따른 눌림 없이 이송된다.

도 18 내지 도 22에는 1단 텀블러(130) 및 2단 텀블러(140)의 구성이 도시되어 있다.

1단 텀블러(130)들과 2단 텀블러(140)들은 모두, 길이방향(건조실의 배열방향인 좌우방향) 한쪽의 입구 및 길이방향 다른 쪽의 출구를 가진다. 또, 둘레가 식물성 연질 캡슐들과의 접촉면적이 낮아지도록 메시로 구성되고, 내주면에 회전 시 식물성 연질 캡슐들을 길이방향 한쪽의 입구로부터 길이방향 다른 쪽의 출구 쪽으로 이동시키는 이송부재(블레이드)가 복수로 마련된다.

서로 이웃한 1단 텀블러(130)들은 길이방향 한쪽의 입구가 길이방향 다른 쪽의 출구와 서로 연결되어, 1단 텀블러(130) 회전 시 이송부재들에 의하여 이동되는 식물성 연질 캡슐들은 이웃한 다른 1단 텀블러로 이송된다. 서로 이웃한 2단 텀블러(140)들도 1단 텀블러(130)들과 마찬가지로 길이방향 한쪽의 입구가 길이방향 다른 쪽의 출구와 서로 연결된다.

2단 텀블러(140) 각각은 출구에 2단 텀블러(140) 내의 식물성 연질 캡슐들을 퍼올려서 출구로 배출하는 배출 부재가 구비된다. 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이, 2단 텀블러(140)들의 출구 쪽으로 이동된 식물성 연질 캡슐들은 2단 텀블러(140)들의 텀블러 본체가 회전되더라도 텀블러 본체와 함께 회전되지 않고 대체적으로 하부에 집중되고, 배출 부재는 텀블러 본체와 함께 회전하도록 구성되어 출구 쪽의 하부에 집중된 식물성 연질 캡슐들을 배출 부재의 유도판에 의하여 퍼올린다. 도 22의 (B)에 도시된 바와 같이, 퍼올려진 식물성 연질 캡슐들은 배출 부재가 회전되어 유도판의 선단이 상측을 향하도록 기울어지면 유도판을 따라 낙하하면서 출구로 이동, 출구를 통하여 배출된다.

식물성 연질 캡슐들을 유도판에 의하여 퍼올리는 과정에서, 일부 식물성 연질 캡슐들은 출구로 배출되나, 일부 식물성 연질 캡슐들은 퍼올려지지 않고 분산되면서 계속 건조된다.

1단 텀블러(130)들의 경우에도 2단 텀블러(140)들과 마찬가지의 배출 부재를 포함할 수 있다.

즉, 1단 텀블러(130)들 및 2단 텀블러(140)들은, 좌우방향(길이방향)의 양단에 각각 입구와 출구가 마련되고, 둘레가 미리 정한 개구율을 가진 메시로 구성된 텀블러 본체와; 텀블러 본체의 내주면에 각각 배치되고 각기 텀블러 본체의 회전 중심을 제공하는 축에 대하여 일정한 각도 경사져 텀블러 본체와 함께 회전되면서 식물성 연질 캡슐들을 입구로부터 출구 쪽으로 이송시키는 블레이드들과; 텀블로 본체의 내부에서 출구에 구비되어 텀블러 본체와 함께 회전되면서 출구 쪽으로 이동된 식물성 연질 캡슐들을 퍼올려서 출구로 배출하는 배출 부재를 포함할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

10 : 리본 공급 장치
20 : 다이 롤
30 : 웨지
40 : 리본 풀링 유닛
110 : 1단 건조실
120 : 2단 건조실
130 : 1단 텀블러
140 : 2단 텀블러
150 : 1단 구동 장치
160 : 2단 구동 장치
170 : 연결체
180 : 송풍장치
510 : 펌프 바디
520 : 기어
530 : 개폐 밸브
540 : 스프링
550 : 장력 조절 나사

Claims (1)

1. 연질 캡슐 성형기를 구성하는 젤라틴 이송 펌프로,
   젤 투입구, 젤 투출구 및 상기 젤 투입구와 상기 젤 투출구를 상호 연결하는 젤 이동 유로가 형성되고, 상기 젤 이동 유로 상에 기어실이 형성되며, 상기 젤 이동 유로에서 상류 구간과 하류 구간을 연결하는 회수 유로가 형성된 펌프 바디와;
   상기 기어실 내에 서로 맞물린 상태로 회전 가능하게 장착되고, 구동원에 의하여 서로 반대로 회전되면서 젤을 상기 상류 구간에서 상기 하류 구간으로 이송하는 한 쌍의 기어와;
   상기 회수 유로를 개폐하는 개폐 부재, 상기 개폐 부재를 탄성력에 의하여 폐쇄 상태로 유지시키는 폐쇄 유지 수단 및 상기 폐쇄 유지 수단의 탄성력을 조절하는 조절 기구를 포함하는,
   젤라틴 이송 펌프.

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