KR20230049294A - Spray drying process using nanobubbles and its method of controlling the shape of powder particles - Google Patents

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KR20230049294A
KR20230049294A KR1020210132238A KR20210132238A KR20230049294A KR 20230049294 A KR20230049294 A KR 20230049294A KR 1020210132238 A KR1020210132238 A KR 1020210132238A KR 20210132238 A KR20210132238 A KR 20210132238A KR 20230049294 A KR20230049294 A KR 20230049294A
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오상현
김성일
박기호
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a spray drying process using a nanobubble and a method for controlling a shape of a powder particle thereby. The present embodiment relates to the spray drying process. The spray drying process using the nanobubble of the present invention comprises: a nanobubble manufacturing step of supplying a gas to a solution for a certain period of a time through a nanobubble generator and mixing the nano-sized nanobubble into the solution; a solution spraying step of spraying the solution containing the nanobubble into a mixing chamber through a nozzle; a particle drying step of obtaining a dried solid particle by passing a hot air through the sprayed solution in the mixing chamber; and a step of setting a temperature condition of the hot air or a flow rate at which the solution is sprayed through the nozzle, and acquiring data on the shape or a size of the solid particle obtained in the particle drying step. Provided is a technology to predict the shape and the size of the powder particle and control the same to a desired shape and size.

Description

나노버블을 이용한 분무건조공정 및 이에 의한 분말입자의 형상 제어 방법 {SPRAY DRYING PROCESS USING NANOBUBBLES AND ITS METHOD OF CONTROLLING THE SHAPE OF POWDER PARTICLES}Spray drying process using nanobubbles and method for controlling the shape of powder particles by it

본 실시예는 나노버블을 혼합한 용액의 분무건조공정에 관한 것으로, 분무건조공정에 필요한 변수들을 조절하여 건조되는 용액의 상태를 변경하고 분말입자의 크기 및 형상을 원하는 목표치로 제어하는 방법에 관한 것이다.This embodiment relates to a spray drying process of a solution mixed with nanobubbles, and relates to a method for changing the state of a solution to be dried by adjusting variables necessary for the spray drying process and controlling the size and shape of powder particles to desired target values. will be.

분무건조공정(Spray Drying Process)은 고체와 액체 혼합물을 열풍 기류에 노출시켜 용액상에서 액체를 순간적으로 증발시킴으로써 고체 미립자를 획득하는 건조 방식이다.The spray drying process is a drying method in which solid fine particles are obtained by exposing a solid and liquid mixture to a hot air stream to instantly evaporate the liquid from a solution phase.

분무건조(Spray Drying)를 위해서는 액체를 증발시키기 위한 고온의 열풍 기류를 생성하는 공정과 액체와 고체 혼합물을 노즐 또는 스프레이에 의해 미립화시켜 분무하는 공정이 요구된다.For spray drying, a process of generating a high-temperature hot air stream for evaporating a liquid and a process of atomizing and spraying a mixture of liquid and solid using a nozzle or spray are required.

종래의 분무건조공정은 고온의 열풍 기류를 생성하는 과정에서 외부의 공기 등과 같은 건조 매체를 시스템 내부로 유입시키기 위하여 블로어(blower)를 활용하고 있다.In the conventional spray drying process, a blower is used to introduce a drying medium such as external air into the system in the process of generating a high-temperature hot air stream.

또한, 종래의 분무건조공정은 액상의 혼합물을 노즐 또는 스프레이에 의해 미립화시켜 분무하기 위해서 회전 디스크 노즐(rotary disk nozzle), 이유체 노즐(two fluid nozzle), 압력 노즐(pressure nozzle), 초음파 노즐(ultrasonic nozzle), 아토마이저(atomizer) 등의 장치들이 활용되고 있다.In addition, in the conventional spray drying process, a rotary disk nozzle, a two fluid nozzle, a pressure nozzle, an ultrasonic nozzle ( Devices such as an ultrasonic nozzle and an atomizer are being used.

다만, 종래의 분무건조공정은 위와 같이 액상의 혼합물을 미립화하여 분무하기 위해 노즐의 종류를 변경시키거나, 고온의 열풍을 공급하는 장치를 변경하는 방식으로 분무건조 공정을 제어하고 있을 뿐이므로, 건조 과정을 통해 획득되는 최종 생성물인 고체 입자의 크기와 형상을 제어하는데 한계점이 있다.However, since the conventional spray drying process only controls the spray drying process by changing the type of nozzle or changing the device for supplying high-temperature hot air to atomize and spray the liquid mixture, There are limitations in controlling the size and shape of solid particles, which are final products obtained through the process.

또한, 종래의 분무건조공정은 단순히 혼합된 용액을 분무하여 건조하고, 용액의 물리적 특성을 고려하지 않으므로 최종 생성물의 형상과 크기를 예측할 수 없고, 고체 입자의 특성을 변경시키기 위하여는 공정을 반복적으로 변경하여 생성물을 얻어야 하므로 공정 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.In addition, the conventional spray drying process simply sprays and dries the mixed solution, and since the physical properties of the solution are not considered, the shape and size of the final product cannot be predicted, and the process is repeatedly performed to change the properties of solid particles. Since a product has to be changed to obtain a product, there arises a problem of increasing process cost.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 나노버블을 혼합한 수용액을 분무건조하여 분말입자의 형상과 크기를 예측하고 원하는 형상과 크기로 제어하는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, the purpose of this embodiment is, in one aspect, to provide a technique for predicting the shape and size of powder particles by spray-drying an aqueous solution mixed with nanobubbles and controlling them to a desired shape and size.

본 실시예의 목적은, 다른 측면에서, 분무건조에 제공되는 열풍의 온도 또는 용액의 분무량 등의 분무건조 공정의 운행조건을 제어하여 최종 생성물의 입자의 형상과 크기를 보다 정확하게 제어하는 기술을 제공하는 것이다.An object of this embodiment, on the other hand, is to control the operating conditions of the spray drying process, such as the temperature of the hot air provided to the spray drying or the spray amount of the solution, to more accurately control the shape and size of the particles of the final product To provide a technique will be.

본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 다양한 상태의 분말입자 획득 분포 데이터에 기초하여 분말입자가 파괴되지 않는 상태에서 원하는 크기의 분말입자를 회수하는 기술을 제공하는 것이다. Another object of this embodiment is to provide a technique for recovering powder particles of a desired size in a state in which the powder particles are not destroyed based on the obtained distribution data of powder particles in various states.

본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 나노버블의 상태를 제어하여 최종 생성물의 입자의 형상과 크기를 예측하고 제어하는 기술을 제공하는 것이다.In another aspect, an object of this embodiment is to provide a technique for predicting and controlling the shape and size of particles of a final product by controlling the state of nanobubbles.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 나노버블 발생기를 통해 용액에 일정한 시간 동안 기체를 공급하고, 상기 용액에 나노 사이즈의 나노버블을 혼합하는 나노버블 제조 단계; 상기 나노버블을 포함하는 상기 용액을 노즐을 통해 혼합챔버 내로 분무하는 용액 분무 단계; 상기 혼합챔버 내에서 상기 분무된 용액에 열풍을 통과시켜 건조된 고체 입자를 획득하는 입자 건조 단계; 및 상기 열풍의 온도조건 또는 상기 용액이 노즐을 통해 분무되는 유량을 설정하고, 상기 입자 건조 단계에서 획득하는 상기 고체 입자의 형상 또는 크기에 관한 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 분무건조공정을 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a nanobubble production step of supplying a gas to a solution for a certain period of time through a nanobubble generator and mixing nanobubbles of nano size with the solution; a solution spraying step of spraying the solution containing the nanobubbles into a mixing chamber through a nozzle; a particle drying step of passing hot air through the sprayed solution in the mixing chamber to obtain dried solid particles; And setting the temperature conditions of the hot air or the flow rate at which the solution is sprayed through the nozzle, and acquiring data on the shape or size of the solid particles obtained in the particle drying step, providing a spray drying process. can do.

분무건조공정에서 상기 입자 건조 단계를 통해 획득되는 고체 입자의 상태를 확인하고, 상기 열풍의 유량조건 또는 온도조건을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the spray drying process, the step of checking the state of the solid particles obtained through the particle drying step and changing the flow rate condition or temperature condition of the hot air may be further included.

분무건조공정에서 상기 열풍의 온도 변화에 대응하여 상기 입자 건조 단계에서 획득되는 상기 고체 입자의 사이즈별 조성비 데이터를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include obtaining composition ratio data for each size of the solid particles obtained in the particle drying step in response to a temperature change of the hot air in the spray drying step.

분무건조공정에서 상기 조성비 데이터는 기준치 이하의 직경을 가지는 고체 입자와 기준치를 초과하는 직경을 가지는 고체 입자의 비율로 정의될 수 있다.In the spray drying process, the composition ratio data may be defined as the ratio of solid particles having a diameter less than or equal to the standard value and solid particles having a diameter exceeding the standard value.

분무건조공정에서 상기 기준치는 상기 입자 건조 단계에서 획득되는 상기 고체 입자 사이즈의 최빈값 또는 최대값으로 정의될 수 있다.In the spray drying process, the reference value may be defined as a mode or maximum value of the solid particle size obtained in the particle drying step.

분무건조공정에서 상기 열풍의 온도를 증가시킴에 따라 상기 고체 입자의 형상이 파괴되는 비율을 측정하여 최대 열풍 온도를 정의하고, 상기 열풍의 온도를 상기 최대 열풍 온도 이하로 유지할 수 있다.In the spray drying process, as the temperature of the hot air increases, the rate at which the shape of the solid particles is destroyed is measured to define the maximum hot air temperature, and the temperature of the hot air can be maintained below the maximum hot air temperature.

분무건조공정에서 상기 열풍의 온도를 변화시킴에 따라 획득되는 상기 고체 입자의 사이즈 분포를 가우시안 분산화시켜 상기 고체 입자의 사이즈를 정의할 수 있다.The size of the solid particles may be defined by Gaussian dispersion of the size distribution of the solid particles obtained by changing the temperature of the hot air in the spray drying process.

분무건조공정에서 상기 열풍의 건조 온도는 200

Figure pat00001
내지 260
Figure pat00002
인 상태로 유지될 수 있다.In the spray drying process, the drying temperature of the hot air is 200
Figure pat00001
to 260
Figure pat00002
can be maintained as

분무건조공정에서 상기 노즐이 분무하는 상기 용액의 유량을 변경하여 상기 용액에 포함된 상기 나노버블의 개수를 조절할 수 있다.In the spray drying process, the number of nanobubbles included in the solution may be adjusted by changing the flow rate of the solution sprayed by the nozzle.

분무건조공정에서 상기 나노버블 제조 단계의 상기 용액의 상기 액체는 증류수이고, 상기 고체는 말토덱스트린(Maltodextrin)일 수 있다.In the spray drying process, the liquid of the solution in the nanobubble preparation step may be distilled water, and the solid may be maltodextrin.

분무건조공정에서 상기 건조된 고체 입자를 사이클론을 통해 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.A step of recovering the dried solid particles through a cyclone in the spray drying process may be further included.

분무건조공정에서 상기 사이클론은 상기 고체 입자의 크기가 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 포집되도록 내부 원심력을 조절하는, 분무건조공정.In the spray drying process, the cyclone adjusts the internal centrifugal force so that the solid particles are collected in the order of large particles to small particles.

분무건조공정에서 상기 입자 건조 단계에서 상기 열풍은 블로어(blower)에 의해 혼합챔버로 유입되고, 상기 블로어와 상기 혼합챔버 사이의 유입 경로에 가열장치가 설치되어 상기 열풍의 온도를 조절할 수 있다.In the particle drying step in the spray drying process, the hot air is introduced into the mixing chamber by a blower, and a heating device is installed in an inflow path between the blower and the mixing chamber to adjust the temperature of the hot air.

분무건조공정에서 상기 입자 건조 단계에서 상기 분무된 용액은 드라이에지를 형성하고, 상기 열풍에 의해 건조된 고체 입자를 획득할 수 있다.In the spray drying process, in the particle drying step, the sprayed solution forms a dry edge, and solid particles dried by the hot air may be obtained.

분무건조공정에서 상기 입자 건조 단계에서 상기 분무된 용액은 증기-가스 대체 과정을 통해 건조된 고체 입자를 획득할 수 있다.In the spray drying process, in the particle drying step, the sprayed solution may obtain dried solid particles through a vapor-gas replacement process.

분무건조공정에서 상기 입자 건조 단계에서 열풍의 상태를 조절하여 고체 입자의 깨짐 현상의 비율을 조절할 수 있다.In the spray drying process, the rate of breakage of solid particles may be adjusted by adjusting the state of hot air in the particle drying step.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 분무건조공정에 의해 획득되는 입자의 크기 및 형상을 보다 정확하게 예측하고 제어할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to more accurately predict and control the size and shape of the particles obtained by the spray drying process.

또한, 본 실시예에 의하면, 분무건조공정 과정을 보다 간이하고 신속하게 수행할 수 있고, 분무건조공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to this embodiment, the spray drying process can be performed more simply and quickly, and the cost required for the spray drying process can be reduced.

도 1은 일 실시예에 따른 수용액에 나노버블을 주입하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 분무건조 공정을 설명하는 도면이다.
도 3는 일 실시예에 따라 나노버블을 이용한 분무건조 공정을 설명하는 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 열풍의 온도를 조절하여 입자의 크기를 제어하는 분무건조 공정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 나노버블 주입 시간과 나노버블 수의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 입자의 형상을 제어하는 과정을 설명하는 제1 예시 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 입자의 형상을 제어하는 과정을 설명하는 제2 예시 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 형상을 확대한 제1 예시 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 형상을 확대한 제2 예시 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 사이즈별 존재 비율을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 사이즈별 존재비율을 누적한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 온도별 입자의 분포를 비교한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제1 예시 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제2 예시 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제3 예시 도면이다.
1 is a diagram illustrating a process of injecting nanobubbles into an aqueous solution according to an embodiment.
2 is a view illustrating a spray drying process according to an embodiment.
3 is a flowchart illustrating a spray drying process using nanobubbles according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a spray drying process of controlling the size of particles by adjusting the temperature of hot air according to an embodiment.
5 is a diagram showing the correlation between the nanobubble injection time and the number of nanobubbles.
6 is a first exemplary view illustrating a process of controlling the shape of particles in a spray drying process according to an embodiment.
7 is a second exemplary view illustrating a process of controlling the shape of particles in a spray drying process according to an embodiment.
8 is an enlarged first exemplary view of the shape of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.
9 is an enlarged second exemplary view of the shape of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.
10 is a view showing the existence ratio by size of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.
11 is a graph showing the accumulation of abundance ratios by size of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.
12 is a diagram comparing the distribution of particles by temperature in a spray drying process according to an embodiment.
13 is a first exemplary view showing the distribution of particles for each temperature obtained while changing the flow rate condition of a spray drying process according to an embodiment.
14 is a second exemplary view showing the distribution of particles for each temperature obtained while changing the flow rate condition of a spray drying process according to an embodiment.
15 is a third exemplary view showing the distribution of particles for each temperature obtained while changing the flow rate condition of a spray drying process according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, a detailed description of a related known configuration or function, which is determined to obscure the gist of the present invention, will be omitted.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, a, b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, a, and b may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is directly connected or connectable to the other element, but there is another element between the elements. It will be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 일 실시예에 따른 수용액에 나노버블을 주입하는 공정을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a process of injecting nanobubbles into an aqueous solution according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 나노버블 제조 시스템(100)은 탱크(10), 펌프(20), 버블 발생기(30) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a nanobubble manufacturing system 100 may include a tank 10, a pump 20, a bubble generator 30, and the like.

나노버블 제조 시스템(100)에서 탱크(10)에 포함된 액체와 고체 혼합물을 펌프(20)를 통해 버블 발생기(30)로 전달할 수 있고, 버블 발생기(30)는 액체와 고체 혼합물(11)과 기체(13)를 혼합하여 버블을 생성할 수 있다. 필요에 따라 액체와 고체 각각은 별개의 저장 장치 또는 도관에 의해 버블 발생기(30)에 전달되는 것일 수 있다.In the nanobubble manufacturing system 100, the liquid and solid mixture contained in the tank 10 may be delivered to the bubble generator 30 through the pump 20, and the bubble generator 30 may transfer the liquid and solid mixture 11 and The gas 13 can be mixed to create bubbles. If necessary, each of the liquid and the solid may be delivered to the bubble generator 30 by a separate storage device or conduit.

버블 발생기(30)에서 생성되는 버블은 수용액과 혼합되어 수용액-버블 혼합물(15)을 형성할 수 있고, 도관 등을 통해 생성된 수용액-버블 혼합물(15)은 다른 별개의 장치로 전달되어 후속 공정을 수행할 수 있다.Bubbles generated in the bubble generator 30 may be mixed with an aqueous solution to form an aqueous solution-bubble mixture 15, and the aqueous solution-bubble mixture 15 generated through a conduit or the like is transferred to another separate device for subsequent processes. can be performed.

버블 발생기(30)에서는 나노 사이즈 버블, 마이크로 사이즈 버블, 미세 버블 등의 다양한 사이즈의 버블을 생성할 수 있다. 버블 발생기(30)에서 생성되는 버블이 나노 사이즈 버블을 포함하는 경우 이를 나노 버블로 정의할 수 잇고, 다른 사이즈의 버블들이 포함되어 있을 수 있다.The bubble generator 30 may generate bubbles of various sizes, such as nano-sized bubbles, micro-sized bubbles, and fine bubbles. When the bubbles generated by the bubble generator 30 include nano-sized bubbles, they may be defined as nano-sized bubbles, and bubbles of different sizes may be included.

일 실시예에 따르면 버블 발생기(30)는 나노버블 발생기일 수 있다. 혼합물상에 형성된 나노 사이즈의 버블은 마이크로 사이즈, 미세 버블에 비해 부력이 작아 혼합물상에 장시간 부유 상태로 남아있을 수 있다.According to one embodiment, the bubble generator 30 may be a nanobubble generator. Nano-sized bubbles formed on the mixture have less buoyancy than micro-sized and fine bubbles, and may remain suspended in the mixture for a long time.

특히, 수용액상에 공기 또는 산소를 마이크로 버블 형태로 투입하는 경우 용존산소량을 증가시킬 수 있으며, 수용액의 물리적, 화학적 특성을 변화시킬 수 있다. In particular, when air or oxygen is introduced into the aqueous solution in the form of micro bubbles, the amount of dissolved oxygen can be increased and the physical and chemical properties of the aqueous solution can be changed.

수용액에 포함된 나노버블의 개수 또는 농도에 따라 수용액의 특성이 변화할 수 있으므로, 버블 발생기(30)의 작동 시간에 따른 수용액 상의 나노버블의 개수 또는 농도를 측정하여 룩업테이블(LUT: Look Up Table)을 형성할 수 있다.Since the characteristics of the aqueous solution may change depending on the number or concentration of nanobubbles included in the aqueous solution, the number or concentration of nanobubbles in the aqueous solution according to the operating time of the bubble generator 30 is measured to obtain a look-up table (LUT). ) can be formed.

버블 발생기(30)로 전달되는 액체와 고체 혼합물(11)은 목적으로 하는 최종 생성물의 종류에 따라 각각 임의의 액체와 고체가 채택될 수 있다.The liquid and solid mixture 11 delivered to the bubble generator 30 may be any liquid or solid, respectively, depending on the desired final product.

도 2는 일 실시예에 따른 분무건조 공정을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a spray drying process according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 분무건조 시스템(200)은 블로어(110), 가열장치(120), 노즐(130), 수용액 저장장치(140), 혼합챔버(150), 사이클론(160), 회수장치(170) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the spray drying system 200 includes a blower 110, a heating device 120, a nozzle 130, an aqueous solution storage device 140, a mixing chamber 150, a cyclone 160, and a recovery device ( 170) and the like.

분무건조 시스템(200)을 통해 고체와 액체의 혼합물 상태인 용액에서 액체를 증발시키고 고체만을 획득할 수 있다.Through the spray drying system 200, it is possible to evaporate the liquid from a solution in a mixture of solid and liquid and obtain only the solid.

블로어(110)는 외부의 공기를 이송하는 역할을 담당하며, 펌프(미도시) 등을 포함할 수 있다. 블로어(110)의 종류는 터보블로어(Turbo blower), 링블로어(Ring blower), 루츠블로어(Roots blower) 등의 종류가 사용될 수 있다.The blower 110 serves to transport external air, and may include a pump (not shown) and the like. Types of the blower 110 may include a turbo blower, a ring blower, and a roots blower.

블로어(110)를 통과한 공기(111)는 가열장치(120)로 전달되어 가열될 수 있다. 블로어(110)는 열풍의 유량을 제어할 수 있다.The air 111 passing through the blower 110 may be transferred to the heating device 120 and heated. The blower 110 may control the flow rate of hot air.

가열장치(120)는 전도(conduction), 대류(convection) 또는 복사(radiation)를 통해 열에너지를 전달할 수 있는 것이면 그 종류는 제한되지 않는다. The type of the heating device 120 is not limited as long as it can transfer heat energy through conduction, convection, or radiation.

블로어(110)를 통과한 공기(111)가 통과하는 도관의 주변에 가열장치(120)를 설치하여 전달되는 공기의 온도를 증가시킬 수 있고, 가열장치 주변에 온도 측정장치(미도시) 및 온도 제어장치(미도시)를 함께 설치하여 열풍의 온도를 제어할 수 있다.It is possible to increase the temperature of the air delivered by installing a heating device 120 around the conduit through which the air 111 passing through the blower 110 passes, and a temperature measuring device (not shown) and temperature around the heating device A control device (not shown) may be installed together to control the temperature of the hot air.

가열장치(120)을 블로어(110)과 혼합챔버(150) 사이의 유체 통로에 설치되어 공기(112)의 온도를 측정할 수 있고, 해당 온도를 제1 온도(Temp. 1)로 정의하여 열풍의 온도를 제어할 수 있다. 필요에 따라 제1 온도는 기준온도(reference temperature)로 정의될 수 있다.The heating device 120 is installed in the fluid passage between the blower 110 and the mixing chamber 150 to measure the temperature of the air 112, and defines the temperature as the first temperature (Temp. 1) to generate hot air temperature can be controlled. If necessary, the first temperature may be defined as a reference temperature.

가열장치(120)의 종류로 가스 히터, 전기 히터, 증기 히터 등이 사용될 수 있다.As the type of heating device 120, a gas heater, an electric heater, a steam heater, and the like may be used.

가열장치를 통과한 공기(112)는 혼합챔버(150)로 전달되어, 혼합챔버(150) 내에서 노즐(140)을 통해 분사한 용액(114)과 혼합될 수 있다.The air 112 passing through the heating device may be transferred to the mixing chamber 150 and mixed with the solution 114 sprayed through the nozzle 140 in the mixing chamber 150 .

용액 저장장치(130)는 전술한 도 1의 나노버블 제조 공정에 의해 생성된 용액을 저장할 수 있다.The solution storage device 130 may store the solution produced by the nanobubble manufacturing process of FIG. 1 described above.

노즐(140)은 용액 저장장치(130)로 전달받은 나노버블이 포함된 용액(113)을 전달받아 혼합챔버(150)로 용액을 전달할 수 있고, 노즐의 종류 및 사이즈에 따라 용액의 분무 방법을 선택할 수 있다.The nozzle 140 can receive the solution 113 containing the nanobubbles delivered to the solution storage device 130 and deliver the solution to the mixing chamber 150, and the spraying method of the solution can be selected according to the type and size of the nozzle. You can choose.

노즐(140)을 제어하기 위한 방법으로 노즐의 종류, 노즐의 크기, 노즐의 유량, 노즐에 사용되는 공기의 압력 등을 다르게 선택할 수 있다.As a method for controlling the nozzle 140, the type of nozzle, the size of the nozzle, the flow rate of the nozzle, the pressure of air used in the nozzle, and the like can be selected differently.

노즐(140)의 종류는 용액을 미립화시켜 분무하기 위해서 회전 디스크 노즐(rotary disk nozzle), 이유체 노즐(two fluid nozzle), 압력 노즐(pressure nozzle), 초음파 노즐(ultrasonic nozzle), 아토마이저(atomizer) 등의 장치들이 활용될 수 있으나, 혼합챔버(150) 내의 건조 조건에 따라 임의의 노즐을 선택할 수도 있다.Types of the nozzle 140 include a rotary disk nozzle, a two fluid nozzle, a pressure nozzle, an ultrasonic nozzle, and an atomizer in order to atomize and spray the solution. ) may be used, but an arbitrary nozzle may be selected according to the drying conditions in the mixing chamber 150.

혼합챔버(150)에서는 액상과 열풍은 병류형(co-current) 방식, 향류형(count-current) 방식, 혼합흐름형(mix-flow) 방식으로 접촉할 수 있다.In the mixing chamber 150, the liquid phase and the hot air may contact each other in a co-current method, a counter-current method, or a mix-flow method.

병류형(co-current) 방식으로 열풍과 용액이 같은 방향으로 접촉하는 방식이고, 향류형(count-current) 방식은 열풍과 용액이 반대 방향으로 접촉하는 방식으로 용액의 종류, 열풍의 온도 및 유량에 따라 다르게 선택될 수 있다.In the co-current method, the hot air and the solution contact in the same direction, and in the counter-current method, the hot air and the solution contact in the opposite direction. The type of solution, the temperature and flow rate of the hot air may be selected differently.

혼합챔버(150) 내부의 온도는 필요에 따라 제2 온도(Temp. 2), 제3 온도(Temp. 3), 제4 온도(Temp. 4), 제5 온도(Temp. 5), 제6 온도(Temp. 6) 등으로 구분되어 측정될 수 있다.The temperature inside the mixing chamber 150 is the second temperature (Temp. 2), the third temperature (Temp. 3), the fourth temperature (Temp. 4), the fifth temperature (Temp. 5), and the sixth temperature (Temp. 5), as necessary. It can be measured by dividing by temperature (Temp. 6), etc.

혼합챔버(150) 내부의 온도에 따라 기준치 이상의 온도에서는 물질이 팽창할 수 있고, 기준치 이하의 온도에서는 물질의 팽창이 제한되어 입자의 크기가 작게 형성될 수 있다.Depending on the temperature inside the mixing chamber 150, the material may expand at a temperature higher than a standard value, and the expansion of the material may be limited at a temperature lower than the standard value, so that the size of particles may be small.

혼합챔버(150)를 통과하는 물질(115)은 사이클론(160)으로 전달될 수 있고, 일부의 물질(116)은 사이클론(160)을 통해 회수될 수 있다. 다른 일부의 물질은 회수장치(170)에 회수될 수 있다. 필요에 따라 사이클론(160)에 전달되는 물질(115)의 온도를 측정하여 제7 온도(Temp. 7)로 정의할 수 있다.The material 115 passing through the mixing chamber 150 may be transferred to the cyclone 160, and a portion of the material 116 may be recovered through the cyclone 160. Other parts of the material may be recovered in the recovery device 170. If necessary, the temperature of the material 115 transferred to the cyclone 160 may be measured and defined as a seventh temperature (Temp. 7).

사이클론(160)은 건조한 분말 제품을 기류에 의해 회수할 수 있다. 사이클론(160)에 의해 기류와 동반하여 회수되지 않는 고중량의 입자는 회수장치(170)에 회수될 수 있다.The cyclone 160 may recover dry powdered product by airflow. Heavy particles that are not collected along with the air flow by the cyclone 160 may be recovered by the recovery device 170 .

분무건조 시스템(200)에 의해 건조되는 고체 입자를 회수할 수 있고, 고체 입자의 형상과 크기는 열풍의 온도, 열풍의 유량, 분무 노즐제어, 나노버블의 개수, 나노버블의 투입시간, 나노버블의 분포, 나노버블의 사이즈에 의해 제어될 수 있다.The solid particles dried by the spray drying system 200 can be recovered, and the shape and size of the solid particles can be determined by the temperature of the hot air, the flow rate of the hot air, control of the spray nozzle, the number of nanobubbles, the input time of the nanobubbles, and the nanobubbles. The distribution of can be controlled by the size of the nanobubbles.

도 3는 일 실시예에 따라 나노버블을 이용한 분무건조 공정을 설명하는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a spray drying process using nanobubbles according to an embodiment.

도 4을 참조하면 나노버블을 이용한 분무건조 공정(300)은 나노버블 제조 단계(S301), 용액상 나노버블을 혼합하는 단계(S303), 용액의 분무건조 단계(S305) 등을 포함할 수 있다. 각 단계 중 전부 또는 일부의 단계는 생략되거나, 그 순서가 변경될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the spray drying process 300 using nanobubbles may include a nanobubble preparation step (S301), a solution-phase nanobubble mixing step (S303), a solution spray drying step (S305), and the like. . All or some of the steps may be omitted or the order may be changed.

나노버블 제조 단계(S301)는 전술한 도 1의 방법 등에 의해 용액에 기체를 투입하여 나노버블을 제조할 수 있다. 나노버블은 1 내지 999 나노미터 사이즈의 버블로서, 용액에 체류하여 용액 속의 기체의 특성이 용액에 영향을 미칠 수 있다. 분무건조 공정에 의해 획득되는 최종 생성물인 고체 입자의 형상 또는 크기에 따라 나노버블의 사이즈를 변경할 수 있다.In the nanobubble production step (S301), nanobubbles may be produced by injecting a gas into a solution by the method of FIG. 1 or the like described above. A nanobubble is a bubble with a size of 1 to 999 nanometers and stays in a solution so that the properties of the gas in the solution can affect the solution. The size of nanobubbles can be changed according to the shape or size of solid particles, which are final products obtained by the spray drying process.

예시적으로, 나노버블의 제조에 사용된 액체는 증류수이고, 고체는 말토덱스트린(Maltodextrin), 기체는 공기(Air)일 수 있다.Illustratively, the liquid used in preparing the nanobubbles may be distilled water, the solid may be maltodextrin, and the gas may be air.

나노버블의 혼합에 사용되는 수용액의 농도가 달라지는 경우 나노버블이 혼합되는 정도가 상이할 수 있다.When the concentration of the aqueous solution used for mixing the nanobubbles is changed, the degree of mixing of the nanobubbles may be different.

예시적으로, 용액의 농도는 25질량% 수용액일 수 있으나, 필요에 따라 용액의 농도는 다르게 설정될 수 있다.Illustratively, the concentration of the solution may be a 25% by mass aqueous solution, but the concentration of the solution may be set differently if necessary.

용액상 나노버블을 혼합하는 단계(S303)에서는 나노버블 발생기(미도시)를 통해 용액과 나노버블을 혼합하고, 나노버블의 개수를 조절할 수 있다.In the step of mixing nanobubbles in solution (S303), the solution and nanobubbles may be mixed through a nanobubble generator (not shown), and the number of nanobubbles may be adjusted.

나노버블 발생기와 연결된 기체의 공급량을 조절하거나, 연결된 용액의 공급량을 조절하거나, 나노버블 발생기의 작동 시간을 조절하여 나노버블이 용액과 혼합되는 양을 조절할 수 있다.The amount of nanobubbles mixed with the solution may be controlled by adjusting the supply amount of the gas connected to the nanobubble generator, the supply amount of the solution connected to the nanobubble generator, or adjusting the operating time of the nanobubble generator.

예시적으로, 나노버블 발생기의 가동 시간은 1시간 30분일 수 있다. 이 경우 용액은 2억개/ml 이상의 나노버블을 가질 수 있다.Illustratively, the operating time of the nanobubble generator may be 1 hour and 30 minutes. In this case, the solution may have 200 million nanobubbles/ml or more.

필요에 따라 나노버블 발생기의 가동 시간은 나노버블의 발생이 안정화되는 정상상태(steady-state)로 정의되는 구간에 진입하는 시간으로 설정할 수 있다.If necessary, the operating time of the nanobubble generator may be set to a time to enter a period defined as a steady-state in which nanobubble generation is stabilized.

필요에 따라 용액상 나노버블을 혼합하는 단계(S303)에서는 발생하는 나노버블과 마이크로버블을 분리하기 위하여 버블 안정화 단계를 추가적으로 더 포함할 수 있다.If necessary, in the step of mixing nanobubbles in solution (S303), a bubble stabilization step may be additionally included to separate generated nanobubbles and microbubbles.

나노버블과 마이크로버블이 혼합된 용액을 실온 이하의 온도에서 냉장보관을 하는 경우 마이크로버블이 제거될 수 있다. 필요에 따라 냉장보관은 수십분의 시간 동안 수행할 수 있다. 또한, 냉장보관은 4℃에서 12시간 보관하는 것일 수 있으나, 사용되는 액체 및 고체의 종류에 따라 냉장보관의 조건은 다르게 변경될 수 있다.Microbubbles can be removed when a solution in which nanobubbles and microbubbles are mixed is refrigerated at a temperature below room temperature. If necessary, refrigeration can be performed for several tens of minutes. In addition, refrigerated storage may be stored at 4 ° C. for 12 hours, but refrigerated storage conditions may be changed differently depending on the type of liquid and solid used.

용액의 분무건조 단계(S305)는 전술한 도 2의 분무건조(Spray Drying)에 의해 용액에 포함된 고체 입자를 획득할 수 있다.In the spray drying step (S305) of the solution, solid particles included in the solution may be obtained by the above-described spray drying of FIG. 2 .

도 4는 일 실시예에 따라 열풍의 온도를 조절하여 입자의 크기를 제어하는 분무건조 공정을 설명하는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a spray drying process of controlling the size of particles by adjusting the temperature of hot air according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 나노버블을 이용한 분무건조 공정(400)은 나노버블 제조 단계(S401), 용액상 나노버블과 마이크로버블을 분리하는 단계(S403), 열풍의 온도 및 유량을 조절하는 단계(S405), 용액의 분무건조 단계(S407) 등을 포함할 수 있다. 각 단계 중 전부 또는 일부의 단계는 생략되거나, 그 순서가 변경될 수 있다.Referring to FIG. 4, the spray drying process 400 using nanobubbles includes a nanobubble manufacturing step (S401), a step of separating solution phase nanobubbles and microbubbles (S403), and a step of adjusting the temperature and flow rate of hot air ( S405), spray drying of the solution (S407), and the like. All or some of the steps may be omitted or the order may be changed.

나노버블 제조 단계(S401)에서는 전술한 도 1 및 도 3의 나노버블 제조 방법이 활용될 수 있다.In the nanobubble manufacturing step (S401), the nanobubble manufacturing method of FIGS. 1 and 3 described above may be utilized.

용액상 나노버블과 마이크로버블을 분리하는 단계(S403)에서는 버블이 혼합된 용액에서 나노버블과 마이크로버블을 분리하기 위해 안정화 단계를 거칠 수 있다.In the step of separating nanobubbles and microbubbles in the solution (S403), a stabilization step may be performed to separate nanobubbles and microbubbles from the bubble-mixed solution.

버블 발생기(미도시)에서는 일정한 범위 내의 버블을 형성하도록 설계될 수 있지만, 나노버블과 마이크로버블이 혼합되어 있을 수 있다. 이 경우 나노버블과 마이크로버블이 혼합된 용액을 일정한 시간 동안 보관하여 나노버블과 마이크로버블을 분리할 수 있다.A bubble generator (not shown) may be designed to form bubbles within a certain range, but nanobubbles and microbubbles may be mixed. In this case, nanobubbles and microbubbles may be separated by storing a solution in which nanobubbles and microbubbles are mixed for a certain period of time.

예시적으로, 마이크로버블 사라지는 시간은 수십분일 수 있으나, 용액에 사용되는 액체와 고체의 특성에 따라 안정화 시간은 다르게 정의될 수 있다.Illustratively, the microbubble disappearing time may be several tens of minutes, but the stabilization time may be defined differently depending on the characteristics of the liquid and solid used in the solution.

예시적으로, 고체를 말토덱스트린(Maltodextrin)로 사용하는 경우 실온에서 물질의 특성이 변질될 수 있으므로, 4℃에서 12시간 이상 냉장보관할 수 있다.Illustratively, when a solid is used as maltodextrin, since the properties of the material may change at room temperature, it may be stored in a refrigerator at 4° C. for 12 hours or more.

마이크로버블을 분리한 용액은 나노버블의 특성이 더욱 잘 반영되어 분무건조(Spray Drying) 과정에서 보다 효과적인 입자의 형상, 크기 제어가 가능할 수 있다.The solution from which the microbubbles are separated reflects the characteristics of the nanobubbles better, so that the shape and size of the particles can be controlled more effectively during the spray drying process.

용액상 나노버블과 마이크로버블을 분리하는 단계 이후에 상온에 용액을 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.A step of exposing the solution to room temperature may be further included after the step of separating the solution-phase nanobubbles and microbubbles.

전술한 도 2의 분무건조 과정에서 블로어에 의해 전달되는 열풍과 용액의 접촉 과정에서 열풍과 용액의 온도차에 의해 입자의 형상이 급변할 수 있으므로, 일정한 온도에서 용액을 보관할 수 있다. 냉장보관 이후 곧바로 분무건조장치에 용액을 투입하는 경우에 일정한 경우 나노버블의 특성이 손상될 수 있다.Since the shape of the particles may change rapidly due to the temperature difference between the hot air and the solution during the contact process between the hot air delivered by the blower and the solution in the spray drying process of FIG. 2, the solution can be stored at a constant temperature. In the case of injecting the solution into the spray drying device immediately after refrigeration, the characteristics of the nanobubbles may be damaged in certain cases.

예시적으로, 상온에서 2시간 보관한 용액을 분무건조장치에 투입할 수 있다.Illustratively, a solution stored at room temperature for 2 hours may be introduced into a spray drying device.

열풍의 온도 및 유량을 조절하는 단계(S405)에서는 열풍의 온도와 유량을 조절하여 분무건조의 시간과 건조되는 입자의 형상 및 크기를 제어할 수 있다.In the step of adjusting the temperature and flow rate of the hot air (S405), the spray drying time and the shape and size of dried particles can be controlled by adjusting the temperature and flow rate of the hot air.

용액의 분무건조 단계(S407)에서는 전술한 도 2 및 도 3의 분무건조 방법이 사용될 수 있다.In the spray drying step (S407) of the solution, the spray drying method of FIGS. 2 and 3 described above may be used.

예시적으로, 분무건조에 사용되는 노즐이 이류체 노즐인 경우 용액의 유량을 0.936kg/h, 공기의 압력을 0.95bar로 하여 분무할 수 있다.For example, when the nozzle used for spray drying is a two-fluid nozzle, the solution may be sprayed at a flow rate of 0.936 kg/h and an air pressure of 0.95 bar.

또한, 분무건조기 내부의 온도를 260℃, 내부 열풍의 유량을 35

Figure pat00003
로 설정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the temperature inside the spray dryer is 260 ℃, the flow rate of the internal hot air is 35
Figure pat00003
It can be set to, but is not limited thereto.

도 5는 나노버블 주입 시간과 나노버블 수의 상관관계를 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing the correlation between the nanobubble injection time and the number of nanobubbles.

도 5를 참조하면, 나노버블 발생기의 작동 시간(min)에 따라 나노버블의 개수(particle/min)을 다르게 획득할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the number of nanobubbles (particle/min) may be obtained differently according to the operating time (min) of the nanobubble generator.

나노버블 발생기의 작동 시간에 따른 수용액 상의 나노버블의 개수 또는 농도를 측정하여 룩업테이블(LUT: Look Up Table)을 형성할 수 있고, 그래프를 형성할 수 있다.A look-up table (LUT) may be formed by measuring the number or concentration of nanobubbles in an aqueous solution according to the operation time of the nanobubble generator, and a graph may be formed.

복수의 실험 결과에 따른 변화를 측정하여 평균값을 기준으로 용액의 나노버블 개수를 계산할 수 있다.The number of nanobubbles in the solution can be calculated based on the average value by measuring the change according to the results of a plurality of experiments.

예시적으로, 나노버블 발생기가 60분 동안 작동하는 경우 용액 내의 나노버블의 개수는 지속적으로 증가할 수 있고, 60분에서 150분 사이에는 용액 내의 나노버블의 개수가 감소할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, when the nanobubble generator operates for 60 minutes, the number of nanobubbles in the solution may continuously increase, and between 60 and 150 minutes, the number of nanobubbles in the solution may decrease. It is not.

일정한 시간 이후에는 시간에 따른 나노버블의 개수의 변화량이 기준 범위 이내에 있는 정상상태(Steady-state)에 있을 수 있다.After a certain time, it may be in a steady-state in which the amount of change in the number of nanobubbles over time is within a reference range.

나노버블의 개수의 변화에 대한 데이터를 기초로 도 1, 도 3, 도 4에 기재된 나노버블의 제조 공정을 제어할 수 있다.The nanobubble manufacturing process described in FIGS. 1, 3, and 4 may be controlled based on the data on the change in the number of nanobubbles.

도 6은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 입자의 형상을 제어하는 과정을 설명하는 제1 예시 도면이다.6 is a first exemplary view illustrating a process of controlling the shape of particles in a spray drying process according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 기준 온도 이하의 조건의 분무건조공정에서 입자의 형상을 제어하는 방법(600)은 나노버블 투입 단계(S610), 드라이에지 형성 단계(S620), 증기버블 성장 단계(S630), 환형고리 형성 단계(S640), 증기-가스 대체 단계(S650), 입자 형성 단계(S660) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the method 600 for controlling the shape of particles in the spray drying process under conditions below the standard temperature includes a nanobubble input step (S610), a dry edge formation step (S620), and a steam bubble growth step (S630). , An annular ring forming step (S640), a vapor-gas replacement step (S650), a particle forming step (S660), and the like may be included.

나노버블 투입 단계(S610)에서는 일정한 온도 이하의 조건에서 나노버블을 용액에 투입할 수 있다.In the step of introducing nanobubbles (S610), nanobubbles may be introduced into the solution under conditions of a certain temperature or less.

드라이에지 형성 단계(S620)에서는 고체 입자가 에지(edge)를 형성할 수 있다. 이는 드라이에지(dried edge)로 정의될 수 있다.In the dry edge forming step (S620), the solid particles may form an edge. This can be defined as a dried edge.

증기버블 성장 단계(S630)에서는 내부의 증기 버블이 성장할 수 있고, 이는 열풍에 의한 가열에 의한 것일 수 있다.In the vapor bubble growing step (S630), internal vapor bubbles may grow, which may be due to heating by hot air.

환형고리 형성 단계(S640)에서는 성장한 증기 버블이 합쳐져서 하나의 통합된 버블을 형성할 수 있다.In the annular ring forming step (S640), the grown vapor bubbles may be merged to form one integrated bubble.

증기-가스 대체 단계(S650)에서는 열풍에 의해 증기가 증발하고 가스로 대체될 수 있다.In the steam-gas replacement step (S650), steam may be evaporated by hot air and replaced with gas.

입자 형성 단계(S660)에서는 고온의 열풍에 의해 팽창한 가스에 의해 고체 입자는 환형고리를 가질 수 있다.In the particle formation step (S660), the solid particles may have an annular ring due to gas expanded by high-temperature hot air.

도 7은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 입자의 형상을 제어하는 과정을 설명하는 제2 예시 도면이다.7 is a second exemplary view illustrating a process of controlling the shape of particles in a spray drying process according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 기준 온도 이상의 조건의 분무건조공정에서 입자의 크기와 형상을 제어하는 방법(700)은 나노버블 투입 단계(S710), 드라이에지 형성 단계(S720), 증기버블 성장 단계(S730), 환형고리 형성 단계(S740), 증기-가스 대체 단계(S750), 입자 형성 단계(S760) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the method 700 for controlling the size and shape of particles in the spray drying process at a condition equal to or higher than the standard temperature includes a nanobubble input step (S710), a dry edge formation step (S720), and a steam bubble growth step (S730). ), an annular ring forming step (S740), a vapor-gas replacement step (S750), a particle forming step (S760), and the like.

나노버블 투입 단계(S670)에서는 전술한 도 1, 도 3, 도 4의 나노버블 제조 방법에 의해 생성된 나노버블 혼합 용액을 형성할 수 있다. 필요에 따라, 나노버블은 불용성(insoluble) 가스일 수 있다.In the nanobubble injection step (S670), the nanobubble mixed solution produced by the nanobubble manufacturing method of FIGS. 1, 3, and 4 described above may be formed. If necessary, the nanobubbles may be insoluble gas.

나노 사이즈의 버블은 용액 전체에 균일하게 분포될 수 있고, 전술한 도 5과 같이 나노버블의 개수는 조절될 수 있다.Nano-sized bubbles may be uniformly distributed throughout the solution, and the number of nano-bubbles may be adjusted as shown in FIG. 5 described above.

드라이에지 형성 단계(S720)에서는 고체 입자가 에지(edge)를 형성할 수 있다. 이는 드라이에지(dried edge)로 정의될 수 있다.In the dry edge forming step (S720), the solid particles may form an edge. This can be defined as a dried edge.

증기버블 성장 단계(S730)에서는 내부의 나노 사이즈의 증기 버블이 성장할 수 있고, 이는 열풍에 의한 가열에 의한 것일 수 있다. 도 6의 증기 버블과 달리, 도 7의 증기 버블은 더욱 많은 개수의 버블을 포함할 수 있고, 주변의 온도, 나노버블의 개수에 따라 더욱 큰 성장이 발생할 수 있다.In the vapor bubble growing step (S730), internal nano-sized vapor bubbles may grow, which may be due to heating by hot air. Unlike the vapor bubbles of FIG. 6, the vapor bubbles of FIG. 7 may include a larger number of bubbles, and greater growth may occur depending on the ambient temperature and the number of nanobubbles.

환형고리 형성 단계(S740)에서는 성장한 증기 버블이 합쳐져서 하나의 통합된 버블을 형성할 수 있다. 다량의 나노버블이 포함되어 도 6의 버블보다 더욱 큰 사이즈의 통합된 버블을 형성할 수 있다.In the annular ring forming step (S740), the grown vapor bubbles may be merged to form one integrated bubble. A large amount of nanobubbles can be included to form integrated bubbles of a larger size than the bubbles of FIG. 6 .

증기-가스 대체 단계(S750)에서는 열풍에 의해 증기가 증발하고 가스로 대체될 수 있다. In the steam-gas replacement step (S750), steam may be evaporated by hot air and replaced with gas.

입자 형성 단계(S760)에서는 고온의 열풍에 의해 팽창한 가스에 의해 고체 입자는 환형고리를 가질 수 있다. 이 경우 다량의 나노버블이 포함되어 도 6의 버블보다 더욱 큰 사이즈의 통합된 버블을 형성할 수 있으므로, 환형고리의 사이즈는 도 7에서 더 클 수 있다.In the particle formation step (S760), the solid particles may have an annular ring due to gas expanded by high-temperature hot air. In this case, the size of the annular ring may be larger in FIG. 7 because a large amount of nanobubbles may be included to form integrated bubbles having a larger size than the bubbles in FIG. 6 .

나노버블을 포함하는 용액의 팽창이 더 크게 되므로 고체 입자의 직경은 더 클 수 있고, 더욱 불안정한 형태의 고체 입자가 형성될 수 있다.Since the expansion of the solution containing the nanobubbles is greater, the diameter of the solid particles may be larger, and solid particles of a more unstable form may be formed.

예시적으로, 도 6의 고체 입자와 달리 도 7의 고체 입자는 비대칭적이고, 불규칙하게 형성될 수 있고, 입자 건조 단계에서 기준 온도 이상의 열풍을 주입하여 생성된 고체 입자의 형상, 크기의 차이를 고체 입자의 깨짐 현상으로 정의할 수 있다.Illustratively, unlike the solid particles of FIG. 6, the solid particles of FIG. 7 may be formed asymmetrically and irregularly, and in the particle drying step, the difference in shape and size of the solid particles generated by injecting hot air at a standard temperature or higher is a solid. It can be defined as the breaking phenomenon of particles.

도 6 및 도 7에서 고체 입차의 형상, 크기의 차이는 유입되는 열풍의 온도, 열풍의 유량, 노즐에서 분무되는 용액의 유량 등의 분무건조공정의 동작 조건에 따라 정의되는 것일 수 있다.6 and 7, the difference in shape and size of the solid particles may be defined according to the operating conditions of the spray drying process, such as the temperature of the incoming hot air, the flow rate of the hot air, and the flow rate of the solution sprayed from the nozzle.

도 8은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 형상을 확대한 제1 예시 도면이다.8 is an enlarged first exemplary view of the shape of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 기준 온도 이하의 조건의 분무건조공정에서 획득된 입자의 표면 형상 및 사이즈를 확인할 수 있다. 도 6의 방법에 의해 형성된 고체 입자일 수 있다.Referring to FIG. 8 , it is possible to confirm the surface shape and size of the particles obtained in the spray drying process under conditions of a standard temperature or less. It may be solid particles formed by the method of FIG. 6 .

도 9는 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 형상을 확대한 제2 예시 도면이다.9 is an enlarged second exemplary view of the shape of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 기준 온도 이상의 조건의 분무건조공정에서 획득된 입자의 표면 형상 및 사이즈를 확인할 수 있다. 도 7의 방법에 의해 형성된 고체 입자일 수 있다.Referring to FIG. 9 , it is possible to confirm the surface shape and size of the particles obtained in the spray drying process under conditions of a reference temperature or higher. It may be solid particles formed by the method of FIG. 7 .

도 6 내지 도 9의 시뮬레이션 결과를 기초로, 분무건조공정에 사용되는 열풍의 온도, 유량 또는 노즐을 통해 유입되는 용액의 유량 등의 조건들을 제어하여 획득되는 고체 입자의 형상, 사이즈를 조절할 수 있다.Based on the simulation results of FIGS. 6 to 9, the shape and size of solid particles obtained by controlling conditions such as the temperature and flow rate of the hot air used in the spray drying process or the flow rate of the solution introduced through the nozzle can be adjusted. .

도 10은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 사이즈별 존재 비율을 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing the existence ratio by size of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 말토덱스트린(Maltodextrin DE-20)의 농도가 25질량%인 수용액에서 나노버블의 유무에 따라 획득되는 고체 입자의 분포를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be seen the distribution of solid particles obtained according to the presence or absence of nanobubbles in an aqueous solution having a concentration of 25% by mass of maltodextrin (Maltodextrin DE-20).

나노버블을 포함하는 용액(NBO Solution)은 나노버블을 포함하지 않는 용액(NBX Solution)과 비교할 때, 나노버블을 포함하는 용액에서 x축에 해당하는 직경이 감소할 수 있고, y축에 해당하는 입자 수가 증가할 수 있다.Compared to a solution containing nanobubbles (NBO Solution) and a solution without nanobubbles (NBX Solution), the diameter corresponding to the x-axis may decrease in the solution containing nanobubbles, and the diameter corresponding to the y-axis may decrease. The number of particles may increase.

도 11은 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 획득된 입자의 사이즈별 존재비율을 누적한 도면이다.11 is a graph showing the accumulation of abundance ratios by size of particles obtained in a spray drying process according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 도 10과 동일한 조건의 분무건조공정에서 나노버블을 포함하는 용액(NBO Solution)과 나노버블을 포함하지 않는 용액(NBX Solution)으로부터 획득된 고체 입자의 사이즈별 존재비율을 비교할 수 있다.Referring to FIG. 11, comparison of the abundance ratio of solid particles by size obtained from a solution containing nanobubbles (NBO Solution) and a solution not containing nanobubbles (NBX Solution) in the spray drying process under the same conditions as in FIG. 10 can

도 12는 일 실시예에 따른 분무건조공정에서 온도별 입자의 분포를 비교한 도면이다.12 is a diagram comparing the distribution of particles by temperature in a spray drying process according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 열풍의 유입 온도에 따라 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다.Referring to FIG. 12, it is possible to compare the diameter and number of solid particles obtained through the spray drying process according to the inlet temperature of the hot air.

예시적으로, 실험조건 B-1, B-2, B-3과 같이, 제1 온도로 정의되는 열풍의 유입 온도가 160℃, 200℃, 260℃인 경우의 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다. Illustratively, as in the experimental conditions B-1, B-2, and B-3, the solid obtained through the spray drying process when the inlet temperature of the hot air defined as the first temperature is 160 ° C, 200 ° C, and 260 ° C The diameter and number of particles can be compared.

다른 예시적으로, 열풍의 유량을 조절하는 경우의 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다As another example, the diameter and number of solid particles obtained through the spray drying process in the case of adjusting the flow rate of hot air can be compared.

아래의 표 1을 참조하면, 실험조건 B-1-1, B-1-2, B-2-1, B-2-2, B-3-1, B-3-2와 같이, 나노버블의 유무 및 열풍의 유입 온도에 따른 고체 입자의 특성을 비교한 실시예를 확인할 수 있다.Referring to Table 1 below, as in the experimental conditions B-1-1, B-1-2, B-2-1, B-2-2, B-3-1, B-3-2, nanobubbles An example comparing the characteristics of the solid particles according to the presence or absence of and the inlet temperature of the hot air can be confirmed.

아래의 표 1의 실험조건 B-1-1를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 160℃이고 나노버블을 포함하는 경우에 0.427(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.35(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental conditions B-1-1 in Table 1 below, when the inlet temperature of hot air is 160 ° C and nanobubbles are included, it can have a specific surface area of 0.427 (m / g), It may have a geometric mean diameter of 2.35 (um).

아래의 표 1의 실험조건 B-1-2를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 160℃이고 나노버블을 포함하지 않는 경우에 0.222(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.88(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental conditions B-1-2 in Table 1 below, when the hot air inlet temperature is 160 ° C and does not contain nanobubbles, it can have a specific surface area of 0.222 (m / g), , and may have a geometric mean diameter of 2.88 (um).

아래의 표 1의 실험조건 B-2-1를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 200℃ 이고 나노버블을 포함하는 경우에 0.418(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.18(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental condition B-2-1 of Table 1 below, when the hot air inlet temperature is 200 ° C and nanobubbles are included, it can have a specific surface area of 0.418 (m2 / g), It may have a geometric mean diameter of 2.18 (um).

아래의 표 1의 실험조건 B-2-2를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 200℃ 이고 나노버블을 포함하지 않는 경우에 0.393(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.71(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental condition B-2-2 of Table 1 below, when the hot air inlet temperature is 200 ° C and does not contain nanobubbles, it can have a specific surface area of 0.393 (m / g), , and may have a geometric mean diameter of 2.71 (um).

아래의 표 1의 실험조건 B-3-1를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 260℃ 이고 나노버블을 포함하는 경우에 0.759(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.10(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental condition B-3-1 in Table 1 below, when the hot air inlet temperature is 260 ° C and nanobubbles are included, it can have a specific surface area of 0.759 (m / g), It may have a geometric mean diameter of 2.10 (um).

아래의 표 1의 실험조건 B-3-2를 참조하면, 열풍의 유입 온도가 160℃ 이고 나노버블을 포함하지 않는 경우에 0.609(m2/g)의 비표면적(Specific Surface Area)을 가질 수 있고, 2.41(um)의 기하학적 평균입도(Geometric mean Diameter)를 가질 수 있다.Referring to the experimental conditions B-3-2 in Table 1 below, when the hot air inlet temperature is 160 ° C and does not contain nanobubbles, it can have a specific surface area of 0.609 (m / g), , and may have a geometric mean diameter of 2.41 (um).

일 실시예에 따라 나노버블을 용액에 혼합하는 경우 나노버블이 없는 일반적인 용액의 결과보다 약 15~20% 평균직경을 감소시킬 수 있고, 비표면적 또한 약 15% 이상 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment, when nanobubbles are mixed into a solution, the average diameter can be reduced by about 15 to 20% and the specific surface area can be increased by about 15% or more compared to the result of a general solution without nanobubbles. It is not.

Test No.Test no. Inlet Air Temp(℃)Inlet Air Temp(℃) NB O,XNB O,X Specific SurfaceSpecific Surface
AreaArea
(m2/g)(m2/g)
GeometricGeometric
Mean Diameter (um)Mean Diameter (um)
B-1-1B-1-1 160160 OO 0.4270.427 2.352.35 B-1-2B-1-2 160160 XX 0.2220.222 2.882.88 B-2-1B-2-1 200200 OO 0.4180.418 2.182.18 B-2-2B-2-2 200200 XX 0.3930.393 2.712.71 B-3-1B-3-1 260260 OO 0.7590.759 2.102.10 B-3-2B-3-2 260260 XX 0.6090.609 2.412.41

도 13은 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제1 예시 도면이다.13 is a first exemplary view showing the distribution of particles for each temperature obtained while changing the flow rate condition of the spray drying process according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 노즐을 통해 분무되는 용액의 유량이 0.20g/s인 경우, 열풍의 유입 온도에 따라 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 또는 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume)를 비교할 수 있다.Referring to FIG. 13, when the flow rate of the solution sprayed through the nozzle is 0.20 g / s, the number of solid particles per diameter (Diameter) of the solid particles obtained through the spray drying process according to the inlet temperature of the hot air Alternatively, the volume of solid particles per diameter can be compared.

예시적으로, 실험조건 C-1, C-2, C-3과 같이, 제1 온도로 정의되는 열풍의 유입 온도가 160℃, 200℃, 260℃인 경우의 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다. Illustratively, as in the experimental conditions C-1, C-2, and C-3, the solid obtained through the spray drying process when the inlet temperature of the hot air defined as the first temperature is 160 ° C, 200 ° C, and 260 ° C The diameter and number of particles can be compared.

실험조건 C-1을 검토하면, 나노버블을 포함하는 경우와 포함하지 않는 데이터를 비교하여 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 그래프를 통해 직경이 작은 입자가 증가하고, 이와 동시에 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume) 그래프를 통해 직경이 큰 입자도 증가하는 것을 확인할 수 있다.Examining the experimental condition C-1, by comparing data with and without nanobubbles, particles with a small diameter increase through a graph of the number of solid particles by diameter (Diameter), and at the same time, the diameter ( Through the volume graph of solid particles by diameter, it can be seen that particles with large diameters also increase.

실험조건 C-2를 검토하면, 나노버블을 포함하는 경우와 포함하지 않는 데이터를 비교하여 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 그래프를 통해 직경이 작은 입자가 증가하고, 이와 동시에 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume) 그래프를 통해 직경이 큰 입자도 증가하는 것을 확인할 수 있다.Examining the experimental condition C-2, by comparing data with and without nanobubbles, particles with a small diameter increase through a graph of the number of solid particles by diameter (Diameter), and at the same time, the diameter ( Through the volume graph of solid particles by diameter, it can be seen that particles with large diameters also increase.

실험조건 C-3을 검토하면, 나노버블을 포함하는 경우와 포함하지 않는 데이터를 비교하여 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 그래프를 통해 직경이 작은 입자가 감소하고, 이와 동시에 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume) 그래프를 통해 직경이 큰 입자도 감소하는 것을 확인할 수 있다.Examining the experimental condition C-3, by comparing data with and without nanobubbles, particles with a small diameter are reduced through a graph of the number of solid particles by diameter (Diameter), and at the same time, the diameter ( Through the graph of the volume of solid particles by diameter, it can be seen that particles with large diameter also decrease.

실험조건 C-1 내지 C-3을 비롯하여, 열풍의 온도 변화에 따른 나노버블의 직경에 따른 개수 변화 및 직경에 따른 부피 변화를 데이터로 획득하고, 목표로하는 고체 입자를 획득할 수 있다.In addition to the experimental conditions C-1 to C-3, the change in the number of nanobubbles according to the diameter and the change in volume according to the diameter according to the temperature change of the hot air can be obtained as data, and the target solid particles can be obtained.

실험조건 C-1, C-2에서는 직경이 작은 입자 및 큰 입자가 동시에 증가하나, 실험조건 C-3에서는 입자의 파괴 현상이 발생함을 확인할 수 있다.In the experimental conditions C-1 and C-2, the small and large particles increased at the same time, but in the experimental condition C-3, it can be confirmed that the particle destruction phenomenon occurs.

나노 버블의 성장을 이용해 직경이 작은 입자는 물론, 직경이 큰 입자를 만드는 레시피를 획득할 수 있으므로, 세부 공정의 조건을 조절하여 획득하고자 하는 입자의 특성을 정의할 수 있다.Since it is possible to obtain a recipe for making particles with a small diameter as well as particles with a large diameter by using the growth of nanobubbles, the characteristics of the particles to be obtained can be defined by adjusting the conditions of the detailed process.

도 14는 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제2 예시 도면이다.14 is a second exemplary diagram showing the distribution of particles for each temperature obtained while changing the flow rate condition of a spray drying process according to an embodiment.

도 14를 참조하면, 노즐을 통해 분무되는 용액의 유량이 0.26g/s인 경우, 열풍의 유입 온도에 따라 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 또는 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume)를 비교할 수 있다.Referring to FIG. 14, when the flow rate of the solution sprayed through the nozzle is 0.26 g / s, the number of solid particles per diameter (Diameter) of the solid particles obtained through the spray drying process according to the inlet temperature of the hot air Alternatively, the volume of solid particles per diameter can be compared.

예시적으로, 실험조건 D-1, D-2, D-3과 같이, 제1 온도로 정의되는 열풍의 유입 온도가 160℃, 200℃, 260℃인 경우의 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다. Illustratively, as in the experimental conditions D-1, D-2, and D-3, the solid obtained through the spray drying process when the inlet temperature of the hot air defined as the first temperature is 160 ° C, 200 ° C, and 260 ° C The diameter and number of particles can be compared.

실험조건 D-1, D-2, D-3도 실험조건 C-1, C-2, C-3와 마찬가지로 분무유량 0.26g/s 이하 건조온도 200℃ 이하 나노버블 개수 2X108개/ml 수준 및 나노버블 직경 평균 300nm 수준에서 유사한 패턴을 획득할 수 있었다.Experimental conditions D-1, D-2, and D-3, same as experimental conditions C-1, C-2, and C-3, spray flow rate 0.26g/s or less, drying temperature 200℃ or less, number of nanobubbles 2X10 8 pieces/ml level And a similar pattern was obtained at the average nanobubble diameter level of 300 nm.

도 15는 일 실시예에 따른 분무건조공정의 유량 조건을 변경하며 획득한 온도별 입자의 분포를 나타내는 제3 예시 도면이다.15 is a third exemplary view showing the distribution of particles for each temperature obtained by changing the flow rate condition of a spray drying process according to an embodiment.

도 15를 참조하면, 노즐을 통해 분무되는 용액의 유량이 0.32g/s인 경우, 열풍의 유입 온도에 따라 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경(Diameter)별 고체 입자의 개수(Number) 또는 직경(Diameter)별 고체 입자의 부피(volume)를 비교할 수 있다.Referring to FIG. 15, when the flow rate of the solution sprayed through the nozzle is 0.32 g / s, the number of solid particles per diameter (Diameter) obtained through the spray drying process according to the inlet temperature of the hot air Alternatively, the volume of solid particles per diameter can be compared.

예시적으로, 실험조건 E-1, E-2, E-3과 같이, 제1 온도로 정의되는 열풍의 유입 온도가 160℃, 200℃, 260℃인 경우의 분무건조공정을 통해 획득되는 고체 입자의 직경 및 수를 비교할 수 있다. Illustratively, as in the experimental conditions E-1, E-2, and E-3, the solid obtained through the spray drying process when the inlet temperature of the hot air defined as the first temperature is 160 ° C, 200 ° C, and 260 ° C The diameter and number of particles can be compared.

실험조건 E-1, E-2, E-3도 실험조건 C-1, C-2, C-3와 마찬가지로 분무유량 0.32g/s에서 건조온도 200℃ 이하 나노버블 개수 2X108개/ml 수준 및 나노버블 직경 평균 300nm 수준에서 유사한 패턴을 획득할 수 있었다.Experimental conditions E-1, E-2, and E-3, same as experimental conditions C-1, C-2, and C-3, spray flow rate of 0.32g/s, drying temperature of 200℃ or less, number of nanobubbles 2X10 8 /ml level And a similar pattern was obtained at the average nanobubble diameter level of 300 nm.

다만, 실험조건 E-3과 같이 건조온도 260℃ 조건에서는 고체 입자의 파괴 현상이 더 주요하게 발생함을 확인할 수 있다.However, as in the experimental condition E-3, it can be confirmed that the destruction of solid particles occurs more mainly under the condition of a drying temperature of 260 ° C.

전술한 실험조건들에서 덱스트린을 포함한 용액의 물성의 변화가 없는 최대온도 260℃를 상한으로 설정할 수 있고, 분무건조장치에서 적절한 유량을 획득할 경우 할 수 있는 최소의 건조온도 160℃를 하한으로 설정할 수 있다. Under the above experimental conditions, the maximum temperature at which the physical properties of the solution containing dextrin does not change can be set as the upper limit of 260 ° C, and the minimum drying temperature that can be achieved when an appropriate flow rate is obtained in the spray drying device is set as the lower limit of 160 ° C. can

또한, 용액의 온도조건이 약 200℃에서 버블의 팽창이 적절하게 발생할 수 있고, 입자를 터뜨리지 않고 입자의 크기를 증가시킬 수 있다. 용액의 온도조건이 최대온도 260℃로 설정되는 경우 버블의 급속한 팽창으로 입자가 파괴가 많이 발생하게 된다.In addition, when the temperature condition of the solution is about 200° C., expansion of the bubbles may occur appropriately, and the size of the particles may be increased without bursting the particles. When the temperature condition of the solution is set to the maximum temperature of 260 ℃, the rapid expansion of the bubble causes a lot of particle destruction.

전술한 실험조건들에서 분무되는 용액의 유량의 조건을 변화하더라도, 획득되는 고체 입자의 직경 대비 개수 또는 직경 대비 부피의 패턴은 크게 변화하지 않음을 확인할 수 있다.It can be seen that even if the condition of the flow rate of the sprayed solution is changed in the above experimental conditions, the pattern of the number versus diameter or the volume versus diameter of the obtained solid particles does not change significantly.

전술한 실험 결과에 따르면, 고체 입자의 상태를 작은 입자, 큰 입자, 또는 작은 입자와 큰 입자의 적절한 혼합 비율을 정의하여 원하는 입자를 제조할 수 있게 된다.According to the above experimental results, desired particles can be prepared by defining the state of the solid particles as small particles, large particles, or an appropriate mixing ratio of small particles and large particles.

위와 같은 실험 결과를 반영하여, 분무건조공정은 열풍의 온도조건 또는 용액이 노즐을 통해 분무되는 유량을 설정하고, 고체 입자의 형상 또는 크기에 관한 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Reflecting the above experimental results, the spray drying process may include setting the temperature condition of the hot air or the flow rate at which the solution is sprayed through the nozzle, and obtaining data on the shape or size of the solid particles.

또한, 분무건조공정은 입자 건조 단계를 통해 획득되는 고체 입자의 상태를 확인하고, 열풍의 유량조건 또는 온도조건을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the spray drying process may further include checking the state of the solid particles obtained through the particle drying step and changing the flow rate condition or temperature condition of the hot air.

또한, 분무건조공정은 열풍의 온도 변화에 대응하여 입자 건조 단계에서 획득되는 고체 입자의 사이즈별 조성비 데이터를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 조성비 데이터는 기준치 이하의 직경을 가지는 고체 입자와 기준치를 초과하는 직경을 가지는 고체 입자의 비율로 정의될 수 있다. 기준치는 입자 건조 단계에서 획득되는 고체 입자 사이즈의 최빈값 또는 최대값으로 정의될 수 있다.In addition, the spray drying process may further include obtaining composition ratio data for each size of the solid particles obtained in the particle drying step in response to the temperature change of the hot air. Here, the composition ratio data may be defined as a ratio of solid particles having a diameter less than or equal to the standard value and solid particles having a diameter exceeding the standard value. The reference value may be defined as the mode or maximum value of the solid particle size obtained in the particle drying step.

또한, 분무건조공정은 열풍의 온도를 증가시킴에 따라 고체 입자의 형상이 파괴되는 비율을 측정하여 최대 열풍 온도를 정의하고, 열풍의 온도를 상기 최대 열풍 온도 이하로 유지할 수 있다.In addition, in the spray drying process, the maximum hot air temperature is defined by measuring the rate at which the shape of the solid particles is destroyed as the temperature of the hot air is increased, and the temperature of the hot air can be maintained below the maximum hot air temperature.

또한, 분무건조공정은 열풍의 온도를 변화시킴에 따라 획득되는 고체 입자의 사이즈 분포를 가우시안 분산화시켜 고체 입자의 사이즈를 정의할 수 있다. 실제 획득되는 고체 입자의 사이즈 분포는 대칭의 가우시안 분포가 아닌 비대칭의 가우시안 분포를 가질 수 있고, 전술한 도 13 내지 도 15의 그래프와 유사하게 나타날 수 있다.In addition, the spray drying process may define the size of the solid particles by Gaussian dispersion of the size distribution of the solid particles obtained by changing the temperature of the hot air. The size distribution of solid particles actually obtained may have an asymmetrical Gaussian distribution rather than a symmetrical Gaussian distribution, and may appear similar to the graphs of FIGS. 13 to 15 described above.

또한, 분무건조공정은 열풍의 건조 온도를 200℃ 내지 260℃인 상태로 유지할 수 있다.In addition, the spray drying process may maintain the drying temperature of the hot air at 200 ° C to 260 ° C.

또한, 분무건조공정은 노즐이 분무하는 용액의 유량을 변경하여 용액에 포함된 나노버블의 개수를 조절할 수 있다. 액적의 사이즈를 유지한 채, 노즐의 사이즈를 변경하거나, 노즐의 분무량을 변경하여 버블의 포함 확률을 개선할 수 있다.In addition, in the spray drying process, the number of nanobubbles included in the solution can be adjusted by changing the flow rate of the solution sprayed by the nozzle. It is possible to improve the probability of bubble inclusion by changing the size of the nozzle or changing the spray amount of the nozzle while maintaining the size of the droplet.

또한, 분무건조공정의 사이클론은 고체 입자의 크기가 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 포집되도록 내부 원심력을 조절할 수 있다. 획득되는 고체 입자의 사이즈가 작은 입자와 큰 입자가 동시에 존재하는 경우, 각 고체 입자를 분리하여 획득하기 위해 사이클론의 운전 상태를 다양하게 조절할 수 있다.In addition, the cyclone of the spray drying process may adjust the internal centrifugal force so that the solid particles are collected in the order of large particles to small particles. When small particles and large particles of the obtained solid particles exist at the same time, the operating state of the cyclone may be variously adjusted to separate and obtain each solid particle.

또한, 분무건조공정의 입자 건조 단계에서 열풍의 상태를 조절하여 고체 입자의 깨짐 현상의 비율을 조절할 수 있다.In addition, in the particle drying step of the spray drying process, the rate of breakage of solid particles can be adjusted by adjusting the state of hot air.

Claims (15)

나노버블 발생기를 통해 용액에 일정한 시간 동안 기체를 공급하고, 상기 용액에 나노 사이즈의 나노버블을 혼합하는 나노버블 제조 단계;
상기 나노버블을 포함하는 상기 용액을 노즐을 통해 혼합챔버 내로 분무하는 용액 분무 단계;
상기 혼합챔버 내에서 상기 분무된 용액에 열풍을 통과시켜 건조된 고체 입자를 획득하는 입자 건조 단계; 및
상기 열풍의 온도조건 또는 상기 용액이 노즐을 통해 분무되는 유량을 설정하고, 상기 입자 건조 단계에서 획득하는 상기 고체 입자의 형상 또는 크기에 관한 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 분무건조공정.
A nanobubble preparation step of supplying gas to a solution for a certain period of time through a nanobubble generator and mixing nanobubbles of nano size with the solution;
a solution spraying step of spraying the solution containing the nanobubbles into a mixing chamber through a nozzle;
a particle drying step of passing hot air through the sprayed solution in the mixing chamber to obtain dried solid particles; and
Setting the temperature conditions of the hot air or the flow rate at which the solution is sprayed through a nozzle, and acquiring data on the shape or size of the solid particles obtained in the particle drying step.
제1항에 있어서,
상기 입자 건조 단계를 통해 획득되는 고체 입자의 상태를 확인하고, 상기 열풍의 온도조건 또는 상기 용액이 노즐을 통해 분무되는 유량을 변경하는 단계를 더 포함하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
Confirming the state of the solid particles obtained through the particle drying step, and further comprising the step of changing the temperature condition of the hot air or the flow rate at which the solution is sprayed through a nozzle, the spray drying process.
제1항에 있어서,
상기 열풍의 온도 변화에 대응하여 상기 입자 건조 단계에서 획득되는 상기 고체 입자의 사이즈별 조성비 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
Further comprising the step of obtaining composition ratio data for each size of the solid particles obtained in the particle drying step in response to the temperature change of the hot air.
제3항에 있어서,
상기 조성비 데이터는 기준치 이하의 직경을 가지는 고체 입자와 기준치를 초과하는 직경을 가지는 고체 입자의 비율로 정의되는, 분무건조공정.
According to claim 3,
The composition ratio data is defined as the ratio of solid particles having a diameter below the standard value and solid particles having a diameter exceeding the standard value, the spray drying process.
제4항에 있어서,
상기 기준치는 상기 입자 건조 단계에서 획득되는 상기 고체 입자 사이즈의 최빈값 또는 최대값으로 정의되는, 분무건조공정.
According to claim 4,
The reference value is defined as the mode or maximum value of the solid particle size obtained in the particle drying step.
제1항에 있어서,
상기 열풍의 온도를 증가시킴에 따라 상기 고체 입자의 형상이 파괴되는 비율을 측정하여 최대 열풍 온도를 정의하고, 상기 열풍의 온도를 상기 최대 열풍 온도 이하로 유지하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
As the temperature of the hot air increases, the maximum hot air temperature is defined by measuring the rate at which the shape of the solid particles is destroyed, and the temperature of the hot air is maintained below the maximum hot air temperature.
제1항에 있어서,
상기 열풍의 온도를 변화시킴에 따라 획득되는 상기 고체 입자의 사이즈 분포를 가우시안 분산화시켜 상기 고체 입자의 사이즈를 정의하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
The spray drying process of defining the size of the solid particles by Gaussian dispersion of the size distribution of the solid particles obtained by changing the temperature of the hot air.
제1항에 있어서,
상기 열풍의 건조 온도는 200℃ 내지 260℃인 상태로 유지되는, 분무건조공정.
According to claim 1,
The drying temperature of the hot air is maintained at 200 ° C to 260 ° C, spray drying process.
제1항에 있어서,
상기 노즐이 분무하는 상기 용액의 유량을 변경하여 상기 용액에 포함된 상기 나노버블의 개수를 조절하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
The spray drying process of controlling the number of nanobubbles included in the solution by changing the flow rate of the solution sprayed by the nozzle.
제1항에 있어서,
상기 나노버블 제조 단계의 상기 용액의 상기 액체는 증류수이고, 상기 고체는 말토덱스트린(Maltodextrin)인, 분무건조공정.
According to claim 1,
The spray drying process, wherein the liquid of the solution in the nanobubble preparation step is distilled water, and the solid is maltodextrin.
제1항에 있어서,
상기 건조된 고체 입자를 사이클론을 통해 회수하는 단계를 더 포함하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
Further comprising the step of recovering the dried solid particles through a cyclone, the spray drying process.
제1항에 있어서,
상기 사이클론은 상기 고체 입자의 크기가 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 포집되도록 내부 원심력을 조절하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
The cyclone controls the internal centrifugal force so that the solid particles are collected in the order of large particles to small particles, the spray drying process.
제1항에 있어서,
상기 입자 건조 단계에서 상기 열풍은 블로어(blower)에 의해 혼합챔버로 유입되고,
상기 블로어와 상기 혼합챔버 사이의 유입 경로에 가열장치가 설치되어 상기 열풍의 온도를 조절하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
In the particle drying step, the hot air is introduced into the mixing chamber by a blower,
A spray drying process in which a heating device is installed in an inlet path between the blower and the mixing chamber to control the temperature of the hot air.
제1항에 있어서,
상기 입자 건조 단계에서 상기 분무된 용액은 드라이에지를 형성하고, 상기 열풍에 의해 건조된 고체 입자를 획득하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
In the particle drying step, the sprayed solution forms a dry edge and obtains solid particles dried by the hot air.
제1항에 있어서,
상기 입자 건조 단계에서 열풍의 상태를 조절하여 고체 입자의 깨짐 현상의 비율을 조절하는, 분무건조공정.
According to claim 1,
Spray drying process of controlling the rate of breakage of solid particles by controlling the state of hot air in the particle drying step.
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