KR101847039B1 - Manufacturing Method of Pulp From Agar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 우뭇가사리에 대한 산 처리 없이 추출 및 표백 공정에 의하여 펄프를 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing pulp by extracting and bleaching processes without acid treatment on a green algae.
일반적인 펄프는 주로 목재와 같은 식물 원료를 기계적 또는 화학적으로처리하여 얻어진 섬유로서, 최근 목재 자원의 고갈에 따라 비-목질계 식물로부터 펄프를 제조하는 기술이 개발되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Conventional pulp is a fiber obtained by mechanically or chemically treating a plant material such as wood. Recently, a technique for producing pulp from a non-woody plant has been developed due to depletion of wood resources.
비-목질계 식물 원료로부터 제지용 화학 펄프를 제조하는 방법으로는 소다법, 아황산염법, 크라프트법 등이 이용되고 있는데, 아황산염법 및 크라프트법은 증해액으로서 다량의 Na2SO3 혹은 Na2S와 같은 황화합물을 사용하지 않으면 안 되며, 이들 화합물에 의한 악취 및 폐수 오염이 심각한 수준에 이르고 있다. 탈황 펄프화법으로서 소다에 의한 증해 방법이 제안되었으나, 소다 단독으로는 펄프 수율이 떨어질 뿐 아니라 종이의 강도가 저하되는 문제점이 있다. 이러한 점을 보완하기 위하여 최근 소다와 함께 안트라퀴논을 조제로서 사용하고 있으나, 안트라퀴논은 증해액 조제상에 어려움이 있고, 생분해되기 어렵다. 또한, 안트라퀴논은 매우 고가이므로, 비목재 펄프의 생산비를 증가시키는 원인이 되기도 한다.The sulphate method, the sulfite method, and the kraft method are used as the method for producing the chemical pulp for paper from the non-woody plant material. The sulfite method and the craft method use a large amount of Na 2 SO 3 or Na 2 S The same sulfur compounds must be used, and the odor and wastewater contamination by these compounds has reached a serious level. As a desulfurization pulping method, a soda-digestion method has been proposed, but soda alone has a problem in that the pulp yield is lowered and the strength of the paper is lowered. To compensate for this, anthraquinone has been recently used as a preparation with soda, but anthraquinone has difficulties in preparation of a steaming solution and is difficult to biodegrade. In addition, anthraquinone is very expensive and may cause an increase in the production cost of non-wood pulp.
한편, 식물 원료를 대체하는 원료로서 홍조류를 이용하는 방법이 개발되고 있으며, 대한민국 등록특허공보 10-0754890호, 대한민국 등록특허공보 10-0811193호 등에서 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법이 개시되고 있다.On the other hand, a method of using red algae as a raw material replacing a plant raw material has been developed, and Korean Patent Publication No. 10-0754890 and Korean Patent Registration No. 10-0811193 disclose a method of producing pulp using red algae.
그러나 상기 펄프 제조방법은 홍조류를 산성 용액에 침지하여 탄산칼슘을 제거하고 이를 표백처리함으로써 펄프를 제조하는 방법으로 제조시 다량의 산성 용액을 통한 처리가 불가피하여 실험실 스케일에서의 합성에는 효과적이나 양산을 위해서는 오염수 처리, 방폭설비 설치, 공정조건 최적화 등의 많은 문제점을 가지고 있다.However, the above pulp manufacturing method is a method of producing pulp by dipping red algae in an acidic solution to remove calcium carbonate and bleaching the calcium carbonate, which is effective in the synthesis at a laboratory scale since it is inevitable to treat with a large amount of acid solution. There are many problems such as treatment of polluted water, installation of explosion-proof equipment, and optimization of process conditions.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-0512793호에서 홍조류를 추출용매에 침지하여 한천젤을 용해시켜 섬유질로 변환시킴으로써 펄프를 제조하는 방법을 개발한 바 있으나, 상기 방법에서는 탄산칼슘이 충분히 제거되지 못하여 펄프가 덩어리지게 되므로, 산성 용액의 사용이 필요불가결한 점을 발견하였다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-0512793 has developed a method for producing pulp by immersing red algae in an extraction solvent to dissolve the agar gel to convert it into fiber, but in this method, calcium carbonate is not sufficiently removed, It was found that the use of an acidic solution was indispensable.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 10-1547101호에서는 압력용기를 이용하여 원료를 수열처리함으로써 소량의 산을 사용하더라도 홍조류의 탄산칼슘을 효과적으로 제거할 수 있는 펄프의 제조방법을 개발한 바 있다.In order to solve these problems, Korean Patent Registration No. 10-1547101 has developed a process for producing pulp which can effectively remove calcium carbonate of red algae even if a small amount of acid is used by hydrothermal treatment of raw materials using a pressure vessel .
그러나 상기와 같은 제조방법은 산의 사용량을 줄일 수는 있으나 수열처리를 하기 위해 배치식으로 제조해야 하므로 대량생산이 필요한 펄프의 제조공정에는 부적합하며 경제성이 낮아 양산 제조방법으로는 부적합한 문제가 있다.However, since the production method described above can reduce the amount of acid used, it is not suitable for the production process of pulp which requires mass production because it must be batch-wise manufactured for hydrothermal treatment, and the economical efficiency is low.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홍조류의 일종인 우뭇가사리를 원료로 사용하여 연속식으로 펄프를 제조하되 산 처리 없이도 펄프를 제조함으로써 공정 단가 및 공정 효율을 향상시킬 수 있는 펄프의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to improve the process cost and process efficiency by producing pulp continuously without using acid treatment, The present invention also provides a method for producing pulp.
또한, 원료 투입량 대비 펄프 생산량의 비율이 현저히 높아 경제성이 우수한 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing pulp using a bean pulp that has a remarkably high ratio of pulp production to input amount of raw material and is excellent in economy.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법은 우뭇가사리 잔사를 추출기에 공급하는 단계; 상기 우뭇가사리 잔사에 열 에너지 및 기계적 에너지를 가하여 추출 처리하는 단계; 상기 추출 처리된 우뭇가사리 잔사를 표백 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a pulp using a bean curd, comprising: supplying a bean curd residue to an extractor; Extracting and applying thermal energy and mechanical energy to the residues of the leaves; And bleaching the residue of the extract of the mugwort residue.
이때, 상기 추출 처리하는 단계는 추출기를 사용하여 수행하며, 상기 추출기는 교반기에 의해 기계적 에너지를 가하되, 상기 추출기에서 100 내지 120℃, 상압의 조건으로 1 내지 3시간 동안 처리하는 것을 특징으로 한다.The extraction process is performed using an extractor. The extractor is characterized in that mechanical energy is applied to the extractor by an agitator, and the extractor is treated for 1 to 3 hours at 100 to 120 ° C and normal pressure .
또한, 상기 표백처리는 과산화수소 수용액 및 가성소다 수용액을 사용하여 1회 내지 3회 수행하는 것을 특징으로 한다.The bleaching treatment is performed once to three times using an aqueous hydrogen peroxide solution and a caustic soda aqueous solution.
본 발명에 따른 펄프의 제조방법에서 상기 펄프의 생산량은 상기 우뭇가사리 잔사의 투입 중량 대비 80% 이상인 것을 특징으로 한다.In the pulp manufacturing method according to the present invention, the pulp production amount is 80% or more based on the weight of the residue.
본 발명의 펄프의 제조방법은 우뭇가사리 원료에 대한 산성 용액의 사용 없이도 펄프를 제조할 수 있고, 압력용기 없이 연속식으로 제조할 수 있으므로 공정 효율이 높고 폐수 발생량을 대폭 저감시킬 수 있는 효과를 나타낸다.The pulp production method of the present invention can produce the pulp without using the acid solution for the raw material of the bean sprouts and can be continuously produced without using the pressure vessel, so that the process efficiency is high and the amount of waste water generated is remarkably reduced.
또한, 원료 투입량 대비 펄프 생산량의 비율이 현저히 높아 경제성이 우수한 효과를 나타낸다.In addition, the ratio of the pulp production amount to the input amount of the raw material is remarkably high, so that the economical efficiency is excellent.
도 1은 본 발명에 따른 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조를 위한 추출기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 펄프의 납, 비소, 안티몬, 카드뮴, 수은, 메탄올, 포름알데히드의 검출여부를 확인한 시험성적서이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 펄프의 일반 유해성 평가 결과이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 펄프의 중금속 흡착 성능 평가 결과로서 납 흡착 성능(a) 및 blank 대비 잔류 납의 양(b)을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 펄프의 중금속 흡착 성능 평가 결과로서 카드뮴 흡착 성능(a) 및 blank 대비 잔류 카드뮴의 양(b)을 측정한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method for producing a pulp using a bean curd according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an extractor for the production of pulp using a bean curd according to the present invention.
FIG. 3 is a test report verifying whether or not the lead, arsenic, antimony, cadmium, mercury, methanol, and formaldehyde of the pulp produced according to the present invention are detected.
Fig. 4 shows the general hazard evaluation results of the pulp produced according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the results of evaluating the heavy metal adsorption performance of the pulp produced according to the present invention and measuring the lead adsorption performance (a) and the amount of residual lead (b) relative to the blank.
FIG. 6 is a graph showing the adsorption performance (a) of cadmium and the amount (b) of residual cadmium relative to the blank as a result of evaluating the heavy metal adsorption performance of the pulp produced according to the present invention.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법은 도 1에서와 같이 우뭇가사리 원료를 분쇄하여 잔사를 제조한 후, 이를 추출, 표백, 탈수 및 섬유화함으로써 제조될 수 있다.The method for producing pulp using the green beans of the present invention can be produced by pulverizing the green beans as shown in FIG. 1, preparing a residue, and then extracting, bleaching, dehydrating and fiberizing the same.
이를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
먼저 우뭇가사리 잔사를 제조하기 위하여 우뭇가사리를 절단한다. 잔사 형태로 제조하는 이유는 추출기에 투입했을 때 추출 효과를 극대화하기 위해서이다. 이러한 절단은 스크류 컨베이어를 이용하여 실시할 수 있으며, 스크류 컨베이어를 통과하여 제조된 우뭇가사리 잔사는 곧바로 추출기에 투입된다.First, the leaves are cut in order to prepare the leaves of the leaves. The reason for making the residue form is to maximize the extraction effect when put in the extractor. Such cutting can be carried out by using a screw conveyor, and the residue of the mugwort residue produced through the screw conveyor is immediately introduced into the extractor.
종래기술에서는 우뭇가사리를 산성 용액에 침지하고 가열하거나 산성 용액에 장시간 침지하여 탄산칼슘 등의 불순물 제거 및 홍조류 외피의 연화 작업을 수행하고 있다. 이 경우, pH 2~4의 산성 용액, 특히, 황산 수용액을 사용하기 때문에 중화 처리와 폐수 처리의 문제가 있고 산 수용액 사용에 따른 방폭 설비 등의 부대시설이 필요한 문제가 있었다.In the prior art, impregnation of calcium carbonate or the like and softening of the algae skin are carried out by immersing the mugwort in an acidic solution and heating or immersing it in the acidic solution for a long time. In this case, since an acidic solution having a pH of 2 to 4, particularly an aqueous solution of sulfuric acid, is used, there is a problem of neutralization treatment and wastewater treatment, and an additional facility such as an explosion-proof facility is required.
본 발명에서는 추출기를 사용하여 우뭇가사리 잔사에 기계적 에너지와 열 에너지를 가함으로써 우뭇가사리의 외피를 연화하고 이를 통해 외피와 내부 섬유조직이 쉽게 분리되도록 하고 있다. 이러한 산성 용액을 사용하지 않는 공정은 폐수 처리의 문제는 없으나 공정 조건을 최적화하지 않을 경우 연화가 불충분하여 제조되는 펄프의 품질이 크게 저하되는 문제점이 있다.In the present invention, by applying mechanical energy and heat energy to the residue of the mugwort residue using an extractor, the outer skin of the mugwort is softened, thereby easily separating the outer skin and the inner fiber structure. Although there is no problem of wastewater treatment in the process that does not use the acid solution, if the process conditions are not optimized, there is a problem that the quality of the pulp to be produced is greatly deteriorated due to insufficient softening.
본 발명에서는 상기 추출기의 구조와 공정 조건을 최적화함으로써 이러한 문제점을 해결하고 있다. 상기 추출기는 도 2에 도시된 바와 같으며, 추출기 내부에 모터에 의해 구동되는 샤프트(110) 및 임펠러(120)로 구성된 교반기가 설치되어 있고 추출기 본체(100)의 하부에는 불순물을 배출하기 위한 여과망(140)과 배출구(220)가 구비되어 있다. 또한, 추출기 내부의 벽면에는 복수의 베플(130)이 설치되며, 추출기 내부로 스팀을 공급할 수 있는 스팀 유입구(210)가 구비된다.The present invention solves this problem by optimizing the structure and process conditions of the extractor. 2, an agitator including a
먼저, 원료 유입구(200)를 통하여 추출기 본체(100)에 우뭇가사리 잔사를 충진하고 임펠러(120)의 회전에 의하여 기계적 에너지를 공급하게 된다. 상기 임펠러(120)가 회전함에 따라 본체(100) 내에 충진된 우뭇가사리 잔사가 회전하게 되는데 이때 본체(100)의 내부 벽면에 설치된 복수의 베플(130)에 의하여 와류가 형성되어 본체(100) 내부에서 상기 우뭇가사리 잔사에 기계적 에너지가 지속적으로 부가되게 된다. 이와 동시에 스팀 유입구(210)로부터 스팀이 유입되어 우뭇가사리 잔사와 혼합되면서 본체(100) 내부의 온도를 상승시킴과 동시에 수분의 함량을 지속적으로 증가시켜 우뭇가사리 잔사의 혼련을 원활하게 유지해 준다.First, the extractor
이러한 기계적 에너지와 열 에너지에 의해 우뭇가사리 잔사의 외피와 내부 섬유조직의 분리가 발생하는데 이 과정에서 탄산칼슘이나 기타 불순물이 생성되게 된다. 이러한 불순물은 혼련 과정에서 아래로 침전되는데 이때 본체(100) 하부에 설치된 여과망(140)을 통해 물과 함께 배출구(220)를 통해 배출되게 된다. This mechanical energy and thermal energy cause the separation of the outer shell of the residues and internal fibrous tissues, resulting in the formation of calcium carbonate and other impurities. The impurities are precipitated down in the kneading process. At this time, the impurities are discharged through the
상기 여과망은 2 내지 5㎜의 구멍이 형성된 철망을 사용하는 것이 바람직하다. 여과망의 구멍 크기가 너무 적으면 이물질에 의한 구멍의 막힘이 발생할 수 있고 이물질의 제거 효율이 감소하며 구멍이 너무 크면 원료 성분의 손실이 증가하는 것으로 나타나 원료 손실을 억제하면서도 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 구멍의 크기를 최적화하기 위하여 상기 범위의 여과망을 사용하는 것이 바람직??.It is preferable to use a wire net having holes of 2 to 5 mm. If the pore size of the filter net is too small, the pores may be clogged by foreign substances and the removal efficiency of the foreign substances may be decreased. If the pores are too large, the loss of the raw material component is increased and the foreign matter may be effectively removed In order to optimize the size of the hole, it is preferable to use a filter net of the above-mentioned range.
구체적으로는 우뭇가사리 잔사 60 내지 120 중량부에 대하여 물 1,000 내지 2,000 중량부를 배합하고 100 내지 120℃, 상압의 조건으로 1 내지 3시간 동안 교반하여 기계적 에너지와 열 에너지를 공급한다. 우뭇가사리 잔사의 양에 비해 배합되는 물의 양이 상대적으로 적은데 추출기 본체(100) 내부로 지속적으로 스팀이 공급되기 때문에 초기 물의 양이 적더라도 지속적으로 물의 양이 증가하게 된다. 초기 물의 양이 1,000 내지 2,000 중량부로 상대적으로 적은 이유는 초기의 기계적 에너지에 의한 우뭇가사리 잔사의 분리를 촉진시키기 위한 것이다.Concretely, 1,000 to 2,000 parts by weight of water are added to 60 to 120 parts by weight of the residues of the myrtle leaves, and the mixture is agitated for 1 to 3 hours under the conditions of 100 to 120 DEG C and normal pressure to supply mechanical energy and heat energy. The amount of water to be blended is relatively small compared with the amount of the residue of leaves. Since the steam is continuously supplied into the extractor
이와 같은 과정을 통해 외피와 내부 섬유조직이 분리되고 불순물이 대부분 제거된 상태의 우뭇가사리 잔사는 추출기의 원료 배출구(230)를 통해 수집되어 컨베이어를 이용하여 1차 표백기로 이송된다. 본 발명의 제조방법에서는 상기 우뭇가사리 잔사의 외피와 내부 섬유조직을 따로 분리하여 외피와 불순물을 제거하는 공정이 별도로 필요가 없기 때문에 공정이 단순화된다. Through this process, the outer shell and the inner fiber structure are separated and most of the impurities are removed, and the residue is collected through the
종래기술에서는 탄산칼슘 등의 불순물을 제거하지 않으면 제조되는 펄프의 품질을 충족시킬 수 없어 표백 공정 전에 불순물을 제거하는 공정이 필요하였으나, 본 발명에서는 추출기를 통과하면서 대부분의 불순물이 제거되기 때문에 이러한 과정 없이도 표백이 가능하다. 또한, 표백기 내에도 상기 추출기와 같은 교반을 위한 임펠러 및 하부 여과망이 설치되어 있으므로 소량의 잔여 불순물은 표백 과정에서도 지속적으로 제거될 수 있다.In the prior art, if impurities such as calcium carbonate are not removed, the quality of the pulp to be produced can not be satisfied. Therefore, it is necessary to remove the impurities before the bleaching process. In the present invention, most impurities are removed while passing through the extractor. Bleaching is possible without. In addition, since the impeller and the lower filter mesh for stirring such as the extractor are installed in the bleacher, a small amount of residual impurities can be continuously removed even in the bleaching process.
표백처리는 비염소계 표백제, 과산화수소 중 어느 하나 또는 그 이상의 표백제를 사용하여 1회 내지 3회 수행하는데, 특히, 3회 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 추출 공정, 표백 공정 등 모든 공정은 원료를 컨베이어에 의해 이송함으로써 수행하기 때문에 연속식 공정으로 펄프를 제조할 수 있게 된다.The bleaching treatment is carried out one to three times using any one or more of bleaching agents such as non-chlorine bleaching agent and hydrogen peroxide. In particular, it is preferably carried out three times. In addition, since all the processes such as the extraction process and the bleaching process are carried out by conveying the raw material by the conveyor, the pulp can be produced by a continuous process.
3회 표백처리를 수행하는 실시형태를 설명하면 아래와 같다.An embodiment in which the bleaching process is performed three times will be described below.
먼저, 제1 표백기에서 1차 표백처리를 수행하는데, 물과 함께 이송된 우뭇가사리 잔사를 교반기로 혼합하면서 70 내지 80℃로 승온시키고, 여기에 과산화수소 수용액과 가성소다 수용액을 투입한다. 상기 과산화수소 수용액과 가성소다 수용액이 투입되면 pH를 11 내지 12로 조절할 수 있는데, 상기 pH 조건에서 내용물의 온도를 90℃까지 승온시키고 1 내지 1.5 시간 교반하여 1차 표백처리를 수행한다. 또한, 1차 표백처리 과정에서 교반에 의해 섬유화가 진행된다. 즉, 표백처리는 단순히 표백만을 위한 것이 아니라 외피와 내부 섬유조직이 분리된 우뭇가사리 잔사의 섬유화를 촉진시키는 역할도 하게 된다.First, in the first bleaching step, the primary whitening treatment is carried out. The temperature of the residue of the watercress transferred with water is raised to 70 to 80 캜 while mixing with a stirrer, and an aqueous hydrogen peroxide solution and a caustic soda aqueous solution are added thereto. When the hydrogen peroxide solution and the caustic soda aqueous solution are added, the pH can be adjusted to 11 to 12. In the pH condition, the temperature of the contents is raised to 90 ° C and the primary bleaching treatment is performed by stirring for 1 to 1.5 hours. Further, in the primary bleaching process, fibrosis proceeds by stirring. That is, the bleaching treatment is not merely for bleaching, but also promotes the fibrosis of the outer leaves and inner fibers of the leaves.
1차 표백처리가 완료되면 스크류 컨베이어를 이용하여 1차 탈수하고 제2 표백기로 이송하여 2차 표백처리를 하게 된다. 또한, 2차 표백처리가 완료된 원료는 스크류 컨베이어를 이용하여 2차 탈수하고 제3 표백기로 이송하여 3차 표백처리를 수행한다. 상기 표백처리의 조건은 1차 표백처리와 동일한 조건으로 수행하는 전체 공정 조건의 제어를 효율적으로 하기 위하여 바람직하다.When the primary bleaching process is completed, primary dehydration is carried out using a screw conveyor and transferred to the second bleaching machine to perform secondary bleaching. In addition, the raw material which has been subjected to the second bleaching treatment is subjected to second dehydration using a screw conveyor and then to a third bleaching machine to perform the third bleaching process. The condition of the bleaching process is preferable in order to efficiently control the entire process condition performed under the same conditions as the primary bleaching process.
또한, 표백처리를 1회 또는 2회 수행할 경우 표백 시간을 늘리거나 표백 온도를 상승시키는 등의 공정 조건을 변경하여 수행할 수 있다.Further, when the bleaching process is performed once or twice, it may be carried out by changing the process conditions such as increasing the bleaching time or increasing the bleaching temperature.
표백처리가 완료된 원료는 압착 스크린 공정을 통해 수분을 1차적으로 제거하고 클리너 및 진동 스크린을 통해 잔여 이물질을 제거하게 된다. 또한, 이물질이 제거된 펄프는 최종 탈수 및 섬유화 공정을 거쳐 펄프로 완성된다.The raw material that has been bleached is firstly stripped of moisture through a squeeze screen process, and the remaining debris is removed through a cleaner and a vibration screen. Further, the pulp from which the foreign matter has been removed is finished with pulp after final dewatering and fiberization process.
본 발명에 따른 펄프의 제조방법은 배치식 공정이 아닌 연속 공정으로 펄프를 제조할 수 있기 때문에 생산 효율이 크게 향상되는 효과를 나타낸다. 또한, 종래기술에서 사용하던 압력 용기 대신 원료인 우뭇가사리를 스크류 피더 등으로 파쇄하여 잔사 형태로 추출기 내에 공급하되 추출기 내에 설치된 교반기를 이용하여 기계적 에너지를 공급함으로써 외피와 섬유조직을 쉽게 분리하기 때문에 산성 용액을 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.The pulp manufacturing method according to the present invention can produce the pulp in a continuous process rather than a batch process, and thus the production efficiency is greatly improved. In addition, in place of the pressure vessel used in the prior art, the raw material Ugukgasari is crushed by a screw feeder or the like, and is supplied into the extractor in the form of a residue. However, since the shell and the fiber are easily separated by supplying mechanical energy using an agitator provided in the extractor, There is an advantage in that it is not necessary to use the above.
또한, 상기 표백 공정에서는 이산화염소, 초산 등을 사용하지 않고 과산화수소와 가성소다로 표백할 수 있기 때문에 종래기술과 달리 유해한 화학물질의 사용을 저감시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 표백 공정에서는 모두 과산화수소 수용액과 가성소다 수용액의 혼합액을 사용하며, 보다 상세하게는, 5% 농도의 과산화수소 수용액과 4% 농도의 가성소다 수용액을 사용한다. 즉, 표백제에 포함되는 과산화수소 및 가성소다의 양을 최소화하면서도 충분한 표백 처리가 가능하도록 할 수 있다.In addition, since the bleaching process can bleach with hydrogen peroxide and caustic soda without using chlorine dioxide, acetic acid, or the like, unlike the prior art, the use of harmful chemicals can be reduced. That is, in the first to third bleaching processes, a mixture of aqueous hydrogen peroxide solution and caustic soda aqueous solution is used. More specifically, a 5% aqueous hydrogen peroxide solution and a 4% caustic soda aqueous solution are used. That is, sufficient bleaching can be performed while minimizing the amount of hydrogen peroxide and caustic soda contained in the bleaching agent.
이러한 표백 처리가 가능한 이유는 표백기 내부에도 교반기가 설치되어 표백 과정에서도 기계적 에너지가 공급되기 때문이다. 이러한 기계적 에너지의 공급에 의해 우뭇가사리 외피와 섬유조직의 분리를 촉진하고 분리된 외피와 섬유조직이 엉키지 않게 해 주어 표백 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.This bleaching treatment is possible because the agitator is installed inside the bleaching machine and the mechanical energy is supplied in the bleaching process. By supplying such mechanical energy, it is possible to promote the separation of the outer shell and the fibrous tissue and to improve the efficiency of the bleaching process by preventing the outer shell and the fibrous tissue from being entangled with each other.
즉, 종래기술과 달리 표백제 성분의 농도를 저감시키거나 유해 표백제 성분을 제외하더라도 표백 공정이 수행되는 이유는 추출기를 통하여 우뭇가사리 외피와 섬유조직이 효율적으로 분리되기 때문이다. 특히, 탄산칼슘 등의 불순물이 상기 추출기로 처리된 원료에 함유되어 있더라도 본 발명의 제조방법에 따라 제조되는 펄프의 품질에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타나 우뭇가사리를 처리한 후 분리하는 공정이 불필요하게 되어 생산 효율이 크게 향상된다.That is, unlike the prior art, the bleaching process is performed even when the concentration of the bleaching agent component is reduced or the harmful bleaching agent is excluded because the outer shell of the mugwort husk and the fiber structure are efficiently separated through the extractor. In particular, even if impurities such as calcium carbonate are contained in the raw material treated with the extractor, the quality of the pulp produced according to the production method of the present invention is not greatly affected, The production efficiency is greatly improved.
즉, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 우뭇가사리 잔사의 투입량에 대하여 펄프가 생산되는 중량을 계산하면 80% 이상인 것으로 나타나 공정 중 원료의 손실이 적고 생산 효율이 매우 높을 것을 확인할 수 있었다.That is, according to the production method of the present invention, the weight of the pulp produced is 80% or more based on the amount of the residue of the leaves. Thus, it is confirmed that the loss of the raw material is small and the production efficiency is very high.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계의 통상의 기술자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.
120㎏의 우뭇가사리를 스크류 컨베이어에 투입하고 이를 분쇄하여 우뭇가사리 잔사를 제조하였다.120 kg of pearl bean sprouts were put into a screw conveyor and pulverized to prepare a pine bark extract residue.
제조된 우뭇가사리 잔사는 컨베이어를 통해 용량이 3.0㎥인 추출기에 투입되었으며 동시에 물 1,000 ㎏을 상기 추출기에 공급하였다. 다음으로 추출기 내에 설치된 교반기로 우뭇가사리 잔사를 혼합하면서 스팀을 공급하여 추출기 내부 온도가 100±5℃가 되도록 유지하면서 2시간 동안 교반을 실시하였다. 추출기에서 처리하여 외피와 섬유조직이 분리된 우뭇가사리 잔사는 컨베이어에 의해 제1 표백기에 공급되었다.The residue was transferred to an extractor having a capacity of 3.0 m < 3 > through a conveyor, and at the same time, 1,000 kg of water was supplied to the extractor. Then, the mixture was stirred with stirring while maintaining the temperature inside the extractor at 100 ± 5 ° C by supplying the steam while mixing the residue of the extract with the stirrer provided in the extractor. The residue of the mugwort residue, which was treated with an extractor and separated from the outer skin and the fiber structure, was supplied to the first bleacher by a conveyor.
용량이 2.8㎥인 제1 표백기에 우뭇가사리 잔사가 충진되면 물 1,000 ㎏을 공급하고 상기 표백기 내부에 설치된 교반기를 작동하여 교반하면서 상기 표백기 내부 온도가 70~80℃를 유지하도록 가열하였다. 여기에 5% 농도의 과산화수소 수용액과 4% 농도의 가성소다 수용액을 투입하여 pH가 11~12가 되도록 하였다. pH를 조절한 후 상기 표백기 내부 온도를 90±5℃로 유지하면서 1시간 동안 교반하여 1차 표백 처리를 하였다.When the first bleaching device having a capacity of 2.8 m 3 was filled with the residues of the mugwort residue, 1,000 kg of water was supplied and the stirrer installed in the bleaching device was operated to heat the inside of the bleaching device while maintaining the temperature at 70-80 ° C. A hydrogen peroxide aqueous solution having a concentration of 5% and a caustic soda aqueous solution having a concentration of 4% were added thereto to adjust the pH to 11 to 12. After the pH was adjusted, the inside of the bleacher was stirred for 1 hour while maintaining the internal temperature at 90 ± 5 ° C to perform primary bleaching treatment.
상기 1차 표백 처리를 마친 우뭇가사리 잔사를 컨베이어로 이송하여 용량이 2.8㎥인 제2 표백기에 투입하고 1차 표백 처리와 동일한 조건으로 2차 표백 처리를 수행하였다.After the primary bleach-treated residue, the residue was transferred to a conveyor, charged into a second bleaching machine having a capacity of 2.8 m < 3 >, and secondary bleaching treatment was carried out under the same conditions as the primary bleaching treatment.
다음으로 상기 2차 표백 처리를 마친 우뭇가사리 잔사를 컨베이어로 이송하여 용량이 2.8㎥인 제3 표백기에 투입하고 2차 표백 처리와 동일한 조건으로 3차 표백 처리를 수행하였다.Next, the residue of the second bleaching treatment was transferred to a conveyor, and the third bleaching process was performed under the same condition as that of the second bleaching process.
표백 처리가 완료된 우뭇가사리 잔사를 압착 스크린에 투입하여 수분을 제거하고 이를 다시 사이클론형 클리너에 투입하여 이물질 제거 및 최종 탈수를 수행하여 펄프를 제조하였다.The bleaching treatment residue was transferred to a screen to remove moisture, and then the bleaching agent was introduced into a cyclone type cleaner to remove foreign matter and finally dehydrate to produce a pulp.
투입된 우뭇가사리의 중량은 120㎏이었으며 제조된 펄프의 중량은 102㎏으로 측정되어 85%의 수율로 펄프가 제조되는 것으로 나타났다.The weight of the mugwort was 120 kg, and the weight of the pulp was measured as 102 kg, indicating that the pulp was produced at a yield of 85%.
제조된 펄프의 안전성 평가, 중금속 흡착성능, 및 물성평가를 이하와 같이 실시하였다.The safety evaluation of the pulp thus produced, heavy metal adsorption performance, and physical property evaluation were carried out as follows.
<안전성 평가><Safety evaluation>
펄프를 마스크 팩 등의 화장품에 적용하기 위해 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 납, 비소, 안티몬, 카드뮴, 수은, 메탄올, 포름알데히드의 검출여부를 확인하였다. 그 결과 도 2에서와 같이 모든 항목에서 기준치 이하의 양이 검출되어 화장품 등에 적용하는데 있어 안전성에 문제가 없는 것으로 나타났다.In order to apply the pulp to cosmetics such as mask packs, it was inspected by Korea Research Institute of Chemical Fusion Test to confirm the detection of lead, arsenic, antimony, cadmium, mercury, methanol and formaldehyde. As a result, as shown in FIG. 2, the amount below the reference value was detected in all items, and it was found that there was no problem in safety for application to cosmetics.
또한, 펄프의 일반 유해성 평가 결과는 도 3과 같으며, 황산염, 아세트산, 염소, 수산화나트륨, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 등의 분석항목에서 모두 기준치 이하의 양이 검출되어 유해성이 없는 것으로 확인되었다.The general hazard evaluation result of the pulp is shown in Fig. 3, and in the analysis items such as sulfate, acetic acid, chlorine, sodium hydroxide, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, .
이러한 결과는 본 발명의 제조방법이 화학 약품의 사용량이 극히 적은 공정이기 때문에 얻어진 것으로 파악되었다.These results indicate that the production method of the present invention is obtained because the amount of the chemical used is extremely small.
<중금속 흡착성능><Heavy Metal Adsorption Performance>
제조된 펄프의 중금속 흡착 성능을 평가하기 위하여 납 및 카드뮴을 각각 1,000㎎/ℓ 함유하는 표준용액을 사용하여 100㎎/ℓ의 중금속 수용액을 제조하였다. 펄프 1g을 페트리 접시에 둔 후 여기에 상기 중금속 수용액 50㎖를 가하였다.To evaluate the heavy metal adsorption performance of the pulp, 100 mg / l of heavy metal aqueous solution was prepared using a standard solution containing 1,000 mg / l of lead and cadmium respectively. 1 g of pulp was placed in a Petri dish, and 50 ml of the heavy metal aqueous solution was added thereto.
상기 시료를 37℃의 오븐에 투입하고 30, 60, 90분 동안 방치한 후 시간 별로 시료 15㎖를 채취하여 이를 ICP-OES로 측정하였다. 또한, 비교를 위하여 코튼에 대해서도 위와 동일한 조건에서 측정하였다.The sample was placed in an oven at 37 ° C., and allowed to stand for 30, 60, or 90 minutes. 15 ml of the sample was collected by time, and the result was measured by ICP-OES. For comparison, cotton was also measured under the same conditions as above.
도 2(a)의 그래프를 참조하면, blank, 코튼, 및 실시예의 펄프에 대한 납 흡착량을 비교했을 때 실시예에 따른 펄프가 납의 흡착 성능이 월등히 우수한 것으로 나타났다. 이를 blank 대비 잔류 납의 양으로 나타내면 도 2(b)에서와 같이 코튼에 비해 20% 이상 낮은 납 수치를 나타내어 본 발명에 따른 펄프가 중금속 흡착 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. Referring to the graph of FIG. 2 (a), when the amounts of lead adsorbed on the blank, the cotton, and the pulp of the examples were compared, the pulp according to the Examples showed much better adsorption performance of lead. As shown in FIG. 2 (b), the lead amount was 20% or more lower than that of cotton, indicating that the pulp according to the present invention had excellent heavy metal adsorption performance.
또한, 도 3(a)의 그래프를 참조하면, blank, 코튼, 및 실시예의 펄프에 대한 납 흡착량을 비교했을 때 실시예에 따른 펄프가 카드뮴의 흡착 성능이 월등히 우수한 것으로 나타났다. 이를 blank 대비 잔류 카드뮴의 양으로 나타내면 도 3(b)에서와 같이 코튼에 비해 20% 이상 낮은 카드뮴 수치를 나타내어 본 발명에 따른 펄프가 중금속 흡착 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. In addition, referring to the graph of FIG. 3 (a), when the amounts of lead adsorbed on the blank, the cotton and the pulp of the examples were compared, the pulp according to the examples showed excellent adsorption performance of cadmium. The amount of residual cadmium compared to the blank showed a cadmium level of 20% or more lower than that of cotton as shown in FIG. 3 (b), indicating that the pulp according to the present invention had excellent heavy metal adsorption performance.
<물성평가>≪ Evaluation of physical properties &
실시예에 따른 펄프의 물성을 평가하기 위하여 평량, 인장강도, 신장율, 함수량, 투명도를 측정하였다. 분석은 모두 한국생산기술연구원에서 실시하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.The basis weight, tensile strength, elongation, moisture content and transparency were measured to evaluate the physical properties of the pulp according to the examples. The analysis was carried out by Korea Institute of Industrial Technology, and the results are shown in Table 1.
측정결과를 살펴보면, 종래기술인 대한민국 등록특허공보 10-1547101호와 대비하여 평량, 인장강도, 신장율, 투명도 등에서 비슷한 수치를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 제조방법이 산성 용액을 사용하지 않고서도 연속 공정으로 고품질의 펄프를 제조할 수 있음을 나타내는 결과이다.As a result of the measurement, it can be seen that similar values are shown in terms of basis weight, tensile strength, elongation, transparency and the like compared to the prior art Korean Patent Publication No. 10-1547101. This is a result indicating that the manufacturing method of the present invention can produce a high-quality pulp in a continuous process without using an acidic solution.
따라서 본 발명의 제조방법은 우뭇가사리를 원료로 하여 대량으로 고품질의 펄프를 제조할 수 있는 방법으로서, 화장품이나 주방용품, 생활용품 등에 광범위하게 활용할 수 있는 펄프를 제조할 수 있는 방법으로 파악되었다.Therefore, the production method of the present invention is a method for producing a high-quality pulp in large quantities using a green algae as a raw material, and has been grasped as a method capable of producing a pulp that can be widely used for cosmetics, kitchen utensils, household goods, and the like.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to the person.
100: 본체
110: 샤프트 120: 임펠러
130: 베플 140: 여과망
200: 원료 유입구 210: 스팀 유입구
220: 배출구 230: 원료 배출구100:
110: shaft 120: impeller
130: Baffle 140: Filter net
200: raw material inlet 210: steam inlet
220: discharge port 230: material discharge port
Claims (5)
상기 우뭇가사리 잔사에 열 에너지 및 기계적 에너지를 가하여 추출 처리하는 단계;
상기 추출 처리된 우뭇가사리 잔사를 표백 처리하는 단계;
를 포함하며,
상기 추출 처리하는 단계는 추출기를 사용하여 수행하며,
상기 추출기는 모터에 의해 구동되는 샤프트(110) 및 임펠러(120)로 구성된 교반기에 의해 기계적 에너지를 가하는 것으로서,
상기 추출기는 추출기 본체(100)의 하부에 불순물을 배출하기 위한 여과망(140)과 배출구(220)가 구비되며, 추출기 내부의 벽면에 복수의 베플(130)이 설치되며, 추출기 내부로 스팀을 공급할 수 있는 스팀 유입구(210)가 구비되는 것을 특징으로 하는 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법.
Feeding the residue of the mugwort residue to an extractor;
Extracting and applying thermal energy and mechanical energy to the residues of the leaves;
Bleaching the residue of the extract of Treponose fulgaris;
/ RTI >
Wherein the extracting process is performed using an extractor,
The extractor applies mechanical energy by a stirrer composed of a shaft 110 and an impeller 120 driven by a motor,
The extractor has a filter net 140 and an outlet 220 for discharging impurities to the lower part of the extractor body 100. A plurality of baffles 130 are installed on a wall surface of the extractor, Wherein the steam inlet (210) is provided in the steam inlet (210).
상기 추출 처리하는 단계는 상기 추출기에서 100 내지 120℃, 상압의 조건으로 1 내지 3시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the extracting step is performed in the extractor at a temperature of 100 to 120 DEG C and an atmospheric pressure for 1 to 3 hours.
상기 표백 처리는 과산화수소 수용액 및 가성소다 수용액을 사용하여 1회 내지 3회 수행하는 것을 특징으로 하는 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the bleaching treatment is carried out once to three times using an aqueous hydrogen peroxide solution and a caustic soda aqueous solution.
상기 펄프의 생산량은 상기 우뭇가사리 잔사의 투입 중량 대비 80% 이상인 것을 특징으로 하는 우뭇가사리를 이용한 펄프의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the amount of the pulp produced is 80% or more of the weight of the residue of the residue.
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