KR20150094759A - 연속 추출기, 농축기 및 건조기 - Google Patents

Abstract

연속 추출기는 추출 물질을 담은 여러 개의 추출 챔버를 갖추도록 구성된다. 추출물이 완전히 고갈된 추출 챔버는 장치의 전체 유체 흐름을 중단시키지 않고 용매를 제거한 다음 새로운 추출 물질을 담은 다른 챔버로 교체될 수 있다. 팽창 챔버에서 추출물은 연속적으로 용매로부터 분리되며 연속적으로 또는 주기적으로 장치에서 배출된다. 모든 용매는 장치 내에 보관될 수 있다. 한 개 이상의 압축기를 이용하여 유체를 추출 챔버와 팽창 챔버, 컨덴서로 순환시킬 수 있으며 팽창 챔버와 컨덴서는 열교환기로 결합될 수 있다.

Description

연속 추출기, 농축기 및 건조기{CONTINUOUS EXTRACTOR, CONCENTRATOR AND DRYER}

관련 출원의 상호 참조 본 출원은 2012년 12월 12일 제출된 예비 출원 번호 61/736,21 1의 효용을 청구하여 2013년 3월 15일 출원한 미국 출원 번호 13/840,546의 부분계속출원(continuation-in-part)이다. 61/736,21 1의 개시(disclsure) 전문은 본문에 참조하여 통합되어 있다.

추출법은 수백년간 원하는 물질을 분리해내는 방법으로 이용되어왔다. 추출법은 용매와 추출 가능한 물질의 혼합, 형성된 용액의 분리, 원하는 물질인 용질에서 용매 제거로 구성된다.

미국 특허 5,512,285는 식물 재료에서 유기 화합물을 추출하는 회분법을 안내한다. 이 회분법은 테트라플루오루에탄(tetrafluoroethane)을 추출 용매로 이용한다. 회분법은 대기 온도에 가까운 일부 원하는 구성요소를 추출할 수 있도록 하며 고압에서 처리되는 초임계 C02 추출에 비해 경제적이다. 이 시스템은 텀블러를 이용하여 용매와 식물 재료를 밀봉된 추출기에서 혼합하며 이 추출기는 침지 수조에서 히터로 가열되는 증발기에 연결된다. 증발기는 압축기로 연결되어 고가의 용매 대부분을 효과적으로 분리, 보존하여 필요한 경우 추출기로 되돌린다. 증발기는 추출물을 받아내는 장치로 증발기의 압력이 0 psig로 떨어지면 증발기가 열리고 추출물이 증발기에서 배출되었다. 증발기는 압축기로 연결되고 열을 가하여 실질적으로 모든 용매를 복원한다.

따라서 용매를 양적으로 거의 그대로 유지하여 추출을 처리할 수 있는 유연한 시스템은 비용 효과적이며 에너지 효율적이고 효과적으로 지속적인 작업을 처리할 수 있다.

생산물을 농축 형태로 분리하고 추출 용매를 재활용할 수 있으며 추출된 식물 재료를 건조하는 한편 모든 생산물을 장치에 담아낼 수 있는 원하는 식물 생산물 또는 기타 추출물을 추출하는 연속 추출 장치가 제시되어 있다. 분리된 추출물은 장치에서 계속 빠져나간다. 장치는 여러 개의 추출 챔버를 이용하여 추출 챔버를 교체함으로써 추출 작업을 멈추지 않고 계속 진행되게 한다.

생산물을 농축 형태로 분리하고 추출 용매를 재활용할 수 있으며 추출된 식물 재료를 건조하는 한편 모든 생산물을 장치에 담아낼 수 있는 원하는 식물 생산물 또는 기타 추출물을 추출하는 연속 추출 장치가 제시되어 있다. 분리된 추출물은 장치에서 계속 빠져나간다. 장치는 여러 개의 추출 챔버를 이용하여 추출 챔버를 교체함으로써 추출 작업을 멈추지 않고 계속 진행되게 한다.

분리된 추출물은 장치에서 계속 빠져나간다. 장치는 여러 개의 추출 챔버를 이용하여 추출 챔버를 교체함으로써 추출 작업을 멈추지 않고 계속 진행되게 한다.

그림 1은 특히 표준상태(STP) 액체에 해당하는 추출 용매에 적합하며 발명의 구현에 따라 진공 분리 챔버를 이용하는 연속 추출기 시스템의 도면을 제시한다.
그림 2는 특히 표준상태(STP) 기체에 해당하는 추출 용매에 적합하며 발명의 구현에 따라 대기압을 초과하는 압력을 이용하는 연속 추출기 시스템의 도면을 제시한다.
그림 3은 발명의 구현에 따라 연속 추출기의 분리 챔버와 컨덴서를 결합한 열교환기의 단면을 제시한다.
그림 4는 발명의 구현에 따라 연속 추출기의 분리 챔버와 컨덴서를 결합한 열교환기의 단면을 제시한다.
그림 5는 발명의 구현에 따라 컴프레서의 크랭크케이스가 연속 추출기 시스템 열교환기 분리 챔버의 첫 번째 부분으로 포함된 압축기와 결합한 열교환기의 단면을 제시한다.
그림 6은 발명의 구현에 따라 a) 추출 용매가 교환기의 바닥에서 맨 위까지 흐르는 추출 챔버, b) 추출 용매가 중앙에서 주변부로 흐르는 추출 챔버, c) 추출 용매가 주변부에서 중앙으로 흐르는 추출 챔버, d) 연속 추출 시스템에 이용할 수 있도록 추출 챔버 내용물의 냉방과 난방을 위해 자켓을 씌운 추출 챔버 외관의 단면을 제시한다.
그림 7은 발명의 구현에 따른 연속 추출 시스템의 도면을 제시한다.
그림 8은 발명의 구현에 따른 연속 추출 시스템의 도면을 제시한다.
그림 9는 발명의 구현에 따라 a) 튜블러 분리 챔버 내에 튜블러 컨덴서 하나를 삽입한 열교환기, b) 연속 추출기에 이용할 수 있도록 튜블러 컨덴서 내부의 분리 챔버로 구성된 여러 개의 튜브를 삽입한 열 교환기 단면을 제시한다.
그림 10은 발명의 구현에 따라 연속 추출기에서 이용할 수 있는 추출 용매가 맨 위에서 추출 물질 및 추출 용액 배출구에 작은 오리피스들을 만들어 놓은 입구 분배판을 통해 흐르고 바닥에서 추출 물질이 잠기지 않고 씻길 수 있도록 큰 오리피스들을 만들어 놓은 출구 분배판을 통해 배출되는 추출 챔버 단면을 표시한다.

발명은 연속 침지 추출 시스템으로 구현된다. 추출 시스템은 개별적으로 지정할 수 있는 여러 개의 추출 챔버로 구성된 한 개의 장치로 구성된다. 추출 가능한 물질로는 일반적으로 고체로 취급할 수 있는 식물 물질이나 기타 추출 물질이 있다. 슬러지나 액체는 연속 침지 추출 시스템에 이용할 수 있도록 변형될 수 있다. 이 개시에서 추출 물질은 식물 물질을 나타내나 동물질과 흙, 기타 무기질 등 다른 추출 가능한 물질도 포함할 수 있는 것으로 인정한다. 추출 시스템은 용액의 용매를 증발시켜 한 가지 이상의 용질로 구성되는 에어로졸을 만들고 다시 추출물로 구성하는 확장 챔버에 해당하는 분리 챔버를 이용한다. 추출 챔버는 각기 독립적으로 원하는 추출물은 용액의 용질이 되며 용매로 추출된 식물 물질을 가진 상태, 잔여 용질과 추출된 물질 부근에 남은 용액을 씻어내는 상태, 잔여 용매를 제거하여 추출된 식물 물질을 장치에서 내보낼 준비가 된 상태, 장치에서 분리되어 새로 추출할 식물 물질을 담고 있는 다른 추출 챔버로 교체된 상태가 된다. 추출 시스템은 어떠한 용매도 외부 환경에 유출시키지 않고 거의 모든 용매를 시스템 내부에 유지한다. 추출 시스템은 시스템에서 추출물을 연속적으로 내보낼 수 있다. 추출 공정은 에너지 소비를 최소화하고 사용된 식물 물질을 쉽고 안전하게 폐기물로 처리하거나 유용한 부산물로 이용할 수 있도록 하며 다른 모든 물질은 용매나 원하는 추출물로 재활용하는 방식으로 진행된다. 시스템은 열 흡수 및 열 방출 부분을 결합한 열교환기로 구성되어 에너지 소비를 최소화한다.

발명의 구현에서 그림 1에서 설명된 바와 같이 다수의 추출 챔버 111, 112, 113, 114는 식물 물질을 포함하며 한 개를 제외한 모든 추출 챔버 112, 113, 114는 추출 용매 흐름을 경험한다. 제외된 나머지 추출 챔버 111은 교체 준비 상태이거나 새로운 식물 물질을 담고 있는 다른 추출 챔버로 교체된 상태이다. 추출 용매는 시스템 내부에 보존되며 원하는 추출물은 순수 또는 고농축 형태로 계속 시스템에서 배출된다. 발명의 구현에서 추출 용액은 한 개 이상의 노즐 130에서 저압 분리 챔버 140으로 흘러가며 추출 용매는 원하는 추출물로 구성된 용질에서 휘발성 물질로서 분리된다. 각 추출 챔버 111, 112, 113, 114의 출구 및/또는 추출 챔버와 노즐 130을 연결하는 도관 129, 분리 챔버 140에는 한 개 이상의 필터가 있기 때문에 식물 물질은 추출 챔버 111, 112, 113, 114에서 빠져나가지 못하며 유입된 미립자로 노즐 130이 막히지 않는다. 분리 챔버 140은 선택형 부품인 펌프 180을 이용하여 추출물, 즉 추출 용액의 용질을 시스템에서 계속 배출하는 통로인 포트 141을 가지고 있다. 압력과 용매의 휘발성에 따라 분리 챔버 및/또는 노즐 130 앞의 배관에 가열 장치를 포함할 수도 있다.

분리 챔버 140은 추출 챔버보다 압력이 낮게 유지되며 그림 1에 설명된 바와 같이 진공 상태가 될 수 있지만 반드시 진공을 유지할 필요는 없다. 분리 챔버 140은 순수 용질 또는 고농축 용액 추출물에서 용매의 증발을 촉진한다. 추출물은 중력의 작용으로 흘러 포트 141에 수집되며 펌프 180을 이용하여 추출기 시스템에서 배출이 연속적으로 진행되거나 펌프 180 없이 중력을 이용하여 저장소 190을 채운다. 고농축 용액을 배출하면 남은 용매 거의 대부분은 복원되어 수집장치 190, 펌프180과 수집장치 190을 연결하는 도관 및/또는 포트 141과 펌프 180 사이의 도관 142로 연결된 선택형 도관 143을 통해 추출 시스템으로 복귀한다.

분리 챔버에서 증발된 추출 용매는 컨덴서 150을 통해 응축 상태가 되어 식물 물질을 추가로 추출하기 위해 다시 추출 챔버 추출 용매로 돌아간다. 액체는 용적형 펌프 170에 의해 시스템을 통해 전달된다. 분리 챔버 140의 저압은 포트 210에서 용적형 펌프 170 유입부에 이르기 전에 증발된 용매가 응결되는 냉각 컨덴서 150으로 연결된 진공 펌프에 의해 유지된다. 용매 저장소 160은 컨덴서 150과 펌프 170 입구 사이에 위치할 수도 있다.

발명의 구현에서 시스템은 추출 챔버의 용액 배출구에 위치한 밸브 또는 밸브 조합 121, 122, 123, 124와 챔버 반대편 끝의 밸브나 밸브 조합 125, 126, 127, 128을 가진 여러 개의 추출 챔버 111, 112, 113, 114를 포함한다. 그림 1에 설명된 바와 같이 수집장치 160의 용매는 도관 161을 통해 밀려 밸브 124를 통과하고 추출 챔버 114로 이동한다. 추출 챔버 114는 추출 용질의 상당 부분을 배출하여 용액 추출물 농도가 급격히 떨어지며 식물 물질을 담고 있으며 용매는 결국 추출 챔버 114에서 밸브 128을 통해 도관 162로 이동한다. 그림 1은 추출 챔버 114의 맨 위에서 아래로 향하는 유체 흐름을 제시하지만 이 시스템은 흐름 방향을 추출 챔버 114의 바닥에서 맨 위로 쉽게 변경할 수 있다. 도관 162에서 희석 용액이나 용매는 각각 밸브 126과 127을 통해 추출 챔버 112와 113으로 향한다. 추출 챔버 114의 유량은 그림 1과 같이 추출 챔버 112와 113의 약 두 배에 해당한다. 상대적 유량은 추출 챔버 114에서 설명한 상태에 해당하는 추출 챔버의 수와 추출 챔버 113에서 설명한 상태에 해당하는 추출 챔버의 수의 비교에 따라 결정되며 일반적으로 가장 높은 효율로 작동하는 시스템은 113의 상태에 해당하는 추출 챔버의 수가 상당히 더 많다. 농축 용액이 추출 챔버 112와 113에서 각각 밸브 122, 123을 통해 빠져나갈 때 흐름은 분리 챔버 140 내에서 도관 129와 노즐 130으로 향한다. 용액 흐름이 설명된 바와 같이 추출 챔버 114, 112, 113을 통해 연결된 동안 완전히 추출된 식물 물질을 담고 있는 추출 챔버 111은 다른 추출 챔버로 교체될 준비가 된 상태를 유지한다. 그림 1은 제시된 바와 같이 밸브 121을 정렬하여 이러한 교체 준비를 하는 방법을 설명하며 이와 달리 밸브 125를 정렬하면 질소와 같은 기체를 들여보내 용매를 도관 162로 보내게 된다. 모든 습기에 젖은 잔여 식물 물질을 제외한 용매가 추출 챔버 111에서 배출되면 밸브 125가 그림과 같이 정렬되어 질소와 용매 증기를 도관 151로 보내고 도관 151은 용매 증기를 컨덴서 150으로 보내 추출된 물질을 장치에서 배출하기 전에 건조시킨다. 밸브 121은 설명된 바와 같이 정렬하거나 일부 또는 전체를 차단하여 추출 챔버 111의 압력을 낮추고 사용된 식물 물질의 건조를 촉진한다.

추출 챔버 111에서 용매를 거의 대부분 배출하면 밸브 121과 125를 닫아 시스템에서 분리된 다음 방출된다. 이어서 새로 물질을 채운 재활용 추출 챔버 111이 시스템에 배치되고 추출 챔버 112와 113과 같이 밸브를 정렬한다. 결국 추출물이 많이 고갈된 추출 챔버 112나 113은 용매 도관 161에서 162로 액체 흐름을 연결한 밸브 122와 126 또는 123과 127을 갖게 된다. 추출 챔버 114는 밸브 124와 128을 이용하여 추출 챔버 111이 교체되기 전 상태와 같이 가스 라인 201과 정렬된다. 이와 같이 그림 1에 제시된 바에 따라 한 개 이상의 추출 챔버가 용매나 희석 용액을 한 챔버를 제외한 다른 모든 추출 챔버로 전달하고 나머지 추출 챔버는 교체를 위해 건조된다. 또는 그림에 제시된 바와 달리 도관 161을 도관 162에 직접 연결할 수 있으며 건조 상태가 아닌 모든 추출 챔버는 그림 1에 제시된 추출 챔버 112 및 113과 같이 추출 상태가 될 수 있다. 시스템 외부에서 추가 추출 챔버의 추출된 물질을 비우고 새로운 추출 물질을 채움으로써 편리하고 효율적으로 시스템에 들어갈 준비를 할 수 있다. 그림 1에는 네 개의 추출 챔버를 제시하였지만 시스템은 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9, 10개, 또는 더 많은 추출 챔버를 이용할 수 있으며 여기서 대부분의 추출 챔버는 112, 113과 같은 상태가 되고 한 개 이상은 추출 챔버 114와 같은 상태, 또 한 개 이상은 추출 챔버 111과 같은 상태를 유지한다.

그림 1에 제시된 구성요소에 추가하여 발명의 구현에서는 빠른 배출 커넥터와 같은 원하는 커넥터를 시스템에 포함시킬 수 있다. 또한 원하는 바에 따라 필터, 히터, 칠러, 열교환기, 샘플링 포트, 용매 투입 포트, 레벨 표시기, 차단 밸브, 분리 밸브, 유량계, 온도 게이지, 유체 분석 센서를 시스템에 포함시킬 수 있다. 추출 챔버의 중복과 함께 해당 분야의 전문가가 인정할 수 있는 방법으로 도관과 필터, 액체 펌프, 수집장치, 분리 챔버, 컨덴서, 진공 펌프를 시스템 내에 중복 배치할 수 있다. 시스템은 유체 센서, 레벨 표시기, 밸브, 펌프, 히터, 칠러와 시스템을 제어하기 위해 프로그램한 파라미터나 기술자가 입력한 파라미터를 갖춘 컴퓨터를 연결하여 자동화할 수 있다. 추출 공장은 이 시스템을 여러 개 이용하여 원하는 바에 따라 시스템 사이에서 용매 수집장치, 가스 공급장치, 진공 공급장치, 생산물 수집장치를 공유할 수 있다. 추출 챔버는 필요에 따라 포크리프트, 잭, 기타 기계 장치를 이용하지 않고 해당 분야의 전문가가 인정할 수 있는 방법으로 기술자 한 명이나 여러 명이 탈거 및 교체할 수 있는 크기로 만들 계획이다. 모든 도관, 필터, 게이지, 펌프, 기타 구성요소는 연속 추출 시스템을 정지시키지 않고 비우기와 배출을 처리하여 다른 구성요소로 교체하도록 배관을 연결할 수 있다. 예를 들어 필터 한 쌍을 밸브와 병렬로 연결하여 시스템이 추출 작업을 하는 동안 막힌 필터 분리, 필터 배출과 필터 비우기, 필터 교체를 처리할 수 있다. 용매를 추출 챔버로 투입하는 온도는 용매 저장소의 히터나 칠러, 기타 열교환기 또는 추출 챔버로 들어가는 길에 장치된 도관을 이용하여 통제할 수 있다. 추출 챔버는 난방수나 냉각수가 순환되는 자켓을 씌울 수 있다.

그림 1에 설명된 시스템에 이용할 수 있는 용매는 물, 알코올, 탄화수소, 에테르, 불화계 탄화수소나 기타 할로겐화 탄화수소, 에스터, 아민, 카복실산, 기타 약 760 mm Hg ~ 약 1mm Hg의 압력에서 약 25 °C ~ 약 250 °C의 온도로 즉시 증발이 가능한 다른 용매이다. 사용 가능한 용매로는 아세트알데히드, 디에틸 에테르, 펜탄, 에틸 브로마이드, 메틸렌 클로라이드, 이황화탄소, 사이클로펜탄, 아세톤, 메틸 아세테이트, 클로로포름, 메탄올, 테트라하이드로퓨란, 헥산, 사염화탄소, 에틸 아세테이트, 에탄올, 벤젠, 시클로헥산, 프로파놀, 이염화 에틸렌, 헵탄, 디옥산, 물, 포름산, 톨루엔, 뷰탄올, 옥탄, 브롬화에틸렌, 아세트산, 클로로벤젠, 프로피온산, 자일렌, 노네인, 브로모벤젠, 테레빈유, 푸르푸로올, 부티르산, 디메틸포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 설폭시화물, 데칸, 페놀, 아닐린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 아세토니트릴, 피리딘 등이 있으며 이에 제한되지 않는다. 사용 용매에 따라 장치를 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱으로 구성할 수 있다. 생성된 추출물의 용도에 따라 추출물 내 미량의 용매가 미치는 영향을 신중히 고려하여 용매의 사용 적합성을 판단해야 한다. 용매 혼합물은 휘발성이 비슷한 용매 혼합물이나 공비혼합물을 구성하는 혼합 비율로 이용할 수 있다.

다른 발명의 구현에서 연속 추출 시스템은 플루오로카본과 같이 일반 실온에서 기체 상태를 유지하며 모든 추출 및 분리는 대기압보다 높은 압력으로 처리하는 용매를 이용하도록 설계된다. 또는 저압 증기를 위해 시스템의 압력을 기압보다 낮추어 용매의 끓는점과 비교하여 압력 제어장치는 저압 증기와 고압 증기를 유지하고 온도는 추출 시스템에서 컴프레서로 들어가고 나오는 용매를 압축 가열하여 유지함으로써 상대적으로 끓는점이 높은 용매를 이용할 수 있다. 그림 2에 설명된 바와 같이 높은 압력을 받는 액체 용매는 첫 번째 선택형 수집장치 100에서 도관 27을 통해 밸브 24와 25를 거쳐 식물 물질을 담은 추출 챔버 11과 12로 운반된다. 밸브 21과 22는 용액을 도관 20과 두 번째 선택형 수집장치 30으로 보내도록 정렬된다. 그림에 제시되지는 않았지만 일반적으로 모든 추출 챔버 11, 12, 13의 출구 및/또는 도관 20 및/또는 31에 한 개 이상의 필터가 장치되어 있다. 수집장치 한 개나 두 개 모두 추출 챔버에 담긴 액체의 부피 변동을 보상하는데 이용할 수 있다. 원리적으로 시스템은 저장소 없이 작동할 수 있다. 수집장치 30의 고압 용액은 열 팽창 밸브 40을 통과하여 열교환기 50의 저압 팽창 챔버 51로 이동하며 용액은 열 흡수 시 용매 증기와 액체 추출물의 에어로졸로 변형된다. 에어로졸은 팽창 챔버 51의 내부 표면에 부딪히며 팽창 챔버 51의 아래 부분에서 수집 포트 54로 배출된다. 저압 용매 증기는 열교환기의 저압측을 통해 트랩 52, 또는 53을 거치며 그림 2에는 직렬 구성이 제시되어 있지만 여러 개의 트랩을 병렬로 배치하거나 팽창 챔버 51 내부의 배플로 장착할 수 있다. 수집된 모든 추출물은 수집 포트 54로 배출되어 밸브 60을 통해 추출물 수집장치 70으로 흘러간다. 저압 용매 증기는 도관 81을 통해 압축기 80의 입구로 이동하며 여기서 저압 용매 증기는 고압 용매 증기로 압축된다. 또는 오일을 사용하는 압축기를 이용할 경우 고압 증기는 오일 트랩 90을 통과한다. 압축기 80에 이용된 오일은 윤활유에 의한 오염을 방지하기 위한 추출물이 될 수 있다. 고압 증기는 도관 82를 통해 컨덴서 55에 해당하는 열교환기 50의 고압측으로 운반된다. 열은 컨덴서 55의 고압 증기에서 팽창 챔버 51로 방출되어 열교환기 50의 컨덴서 55 안에 있는 고압 용매 증기는 액체 용매로 응결된다. 액체 용매는 컨덴서 55에서 빠져나와 도관 56을 통해 용매 수집장치 100으로 이동하고 여기서 추출 챔버 11, 12, 13을 용매로 채우게 된다.

그림 2의 추출 챔버 세 대 11, 12, 13으로 설명된 바와 같이 시스템은 여러 개의 추출 챔버를 이용할 수 있도록 구성된다. 추출 챔버 중 한 개 이상은 추출 챔버 11과 12로 설명된 바와 같이 밸브 21, 22, 24, 25의 위치를 조정하여 액체 용매를 수집장치 100에서 도관 27을 거쳐 추출 챔버 11과 12로 연결함으로써 추출 상태가 된다. 나머지 추출 챔버는 그림 2에서 단일 추출 챔버 13으로 설명된 바와 같이 밸브 23과 26을 정렬하여 용매를 증발시키고 증기 용매를 저압 도관 81로 보낸다. 펌프 110을 통해 추출 챔버 13의 압력을 시스템 저압 미만으로 줄인 다음, 밸브 23과 26을 일반 대기나 진공으로 연결하여 추출 챔버 13의 압력을 기압 이하로 조정하고 추출 챔버 13을 탈거하기 전에 추출된 식물 물질에서 잔류 용매를 수집할 수 있다. 추출 챔버 13은 새로운 식물 물질을 담은 재활용 추출 챔버로 교체된다. 추출 챔버 13 교체 시 밸브 23과 26을 정렬하여 교체 추출 챔버 13을 시스템으로 개방하기 전에 진공 공급 장치를 통해 공기를 제거한다.

트랩 52와 53 및 팽창 챔버 51의 추출물은 열교환기 50의 수집 포트 54로 배출되거나 밸브 60을 통해 추출물 수집장치 70으로 운반된다. 수집장치 70의 추출물이 용매를 담고 있으면 밸브 60을 정렬하여 용매 증기를 펌프 110을 통해 저압 도관 81로 배출할 수 있다. 이어서 밸브 60을 정렬하여 미량의 마지막 용매를 도관 61을 통해 진공 공급장치로 보내 수집할 수 있다.

그림 2에 제시된 구성요소에 추가하여 발명의 구현에서는 빠른 배출 커넥터와 같은 원하는 커넥터를 시스템에 포함시킬 수 있다. 또한 원하는 바에 따라 필터, 히터, 칠러, 추가 열교환기, 샘플링 포트, 용매 투입 포트, 레벨 표시기, 차단 밸브, 분리 밸브, 유량계, 유체 분석 센서를 시스템에 포함시킬 수 있다. 추출 챔버의 중복과 함께 해당 분야의 전문가가 인정할 수 있는 방법으로 도관과 액체 펌프, 수집장치, 분리 챔버, 컨덴서, 진공 펌프를 시스템 내에 중복 배치할 수 있다. 시스템은 유체 센서, 레벨 표시기, 밸브, 펌프, 히터, 칠러와 시스템을 제어하기 위해 프로그램한 파라미터나 기술자가 입력한 파라미터를 갖춘 컴퓨터를 연결하여 자동화할 수 있다. 추출 공정은 이 시스템을 여러 개 이용하여 원하는 바에 따라 장치 사이에서 용매 수집장치, 가스 공급장치, 진공 공급장치, 생산물 수집장치를 공유할 수 있다. 추출 챔버는 필요에 따라 포크리프트, 잭, 기타 기계 장치를 이용하지 않고 해당 분야의 전문가가 인정할 수 있는 방법으로 기술자 한 명이나 여러 명이 탈거 및 교체할 수 있는 크기로 만들 계획이다.

사용 가능한 용매는 트라이플루오로메탄, 디플루오로메탄, 플루오로메탄, 펜타플루오로에탄, 펜타플루오로디메틸 에테르, 1 ,1 ,2,2-테트라플루오로에탄, 1 ,1 ,1,2-테트라플루오로에탄, 1 , 1 ,2-트라이플루오로에탄, 1,1 ,1 -트라이플루오로에탄, 메틸 트라이플루오로메틸 에테르, 2,2,2-트라이플루오로에틸 메틸 에테르, 1 ,2-디플루오로에탄, 1,1-디플루오로에탄, 플루오로에탄, 1 ,1 ,2,2, 3, 3,3-헵타플루오로프로판, 트라이플루오로메틸1 ,1 ,2,2-테트라플루오로에틸 에테르, 1 , 1 , 1 ,2, 3, 3,3-헵타플루오로프로판, 트라이플루오로메틸1 ,2,2,2-네트라플루오로에틸 에테르, 1 ,1 ,1 ,2,2,3-헥사플루오로프로판, 1 ,1 ,1 ,2,3,3-헥사플루오로프로판, 1,1,1, 3,3.3-헥사플루오로프로판, 1,2,2,2-테트라플루오로에틸 디플루오로메틸 에테르, 헥사플루오로프로판, 1 ,1,2,2, 3-펜타플루오로프로판, 펜타플루오로프로판, 1,1,2,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1 ,2,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1 ,3 ,3-펜타플루오로프로판, 메틸 펜타플루오로에틸 에테르, 디플루오로메틸 2,2,2-트라이플루오로에틸 에테르, 디플루오로메틸 1,1,2-트라이플루오로에틸 에테르, 1,1,2,2-테트라플루오로프로판, 메틸1,1,2,2-테트라플루오로에틸] 에테르, 트라이플루오로프로판, 디플루오로프로판, 플루오로프로판, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-노나플루오로프로판, 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로프로판, 1,1, 1,2,2,3, 3-헵타플루오로프로판, 과플루오로 프로필 메틸 에테르, 과플루오로이소프로필 메틸 에테르, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1,3-트라이플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1 ,3-디플루오로프로판, 1 ,1 -디플루오로부탄, l,3-디플루오로-2-메틸프로판, 1 ,2-디플루오로-2-메틸프로판, 1,2-디플루오로부탄, 1,3-디플루오로부탄, 1 ,4-디플루오로부탄, 2,3 -디플루오로부탄, 1,1,1-트라이플루오로펜탄, 1,1,1-트라이플루오로-3-메틸부탄, 1,1-디플루오로펜탄, 1 ,2-디플루오로펜탄, 2,2-디플루오로펜탄, 1,1,1-트라이플루오로헥산, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-l-헥산, 1,1 ,3-트라이플루오로프로판, 1 ,3-디플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1 -디플루오로부탄, l,3-디플루오로-2-메틸프로판, 1 ,2-디플루오로-2-메틸프로판, 1,2-디플루오로부탄, 1,3 -디플루오로부탄, 1 ,4-디플루오로부탄, 2,3 -디플루오로부탄, 1,1,1-트라이플루오로펜탄, 1,1.1 -트라이플루오로-3 -메틸부탄, 1,1-디플루오로펜탄, 1 ,2-디플루오로펜탄, 2,2-디플루오로펜탄, 1,1,1-트라이플루오로헥산, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-l-헥산, 1,1, 2,2,3 -펜타플루오로프로판, 1,1, 1,3, 3 -펜타플루오로프로판, 1,1, 3 -트라이플루오로프로판, 1,1,3-트라이플루오로프로판, 1,3-디플루오로프로판, 2-(디플루오로메틸)-l,l, 1,2,3, 3-헥사플루오로프로판, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로부탄, 1,1,1,2,2,4-헥사플루오로부탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1-디플루오로부탄, 1 ,3-디플루오로-2-메틸프로판, l,2-디플루오로-2-메틸프로판, 1,2-디플루오로부탄, 1,3-디플루오로부탄, 1 ,4-디플루오로부탄, 2,3-디플루오로부탄, 1,1,1,2,3,3 ,4,4-옥타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)부탄, 1,1,1,2,2,3,3 ,4,4,5,5-운데카플루오로펜탄, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄, 1,1,1,2,2,3,3,5,5,5-데카플루오로펜탄, 1,1,1 ,4,4,4-헥사플루오로-2-(트라이플루오로메틸)부탄, 1,1,1-트라이플루오로펜탄, 1 ,l,l-트라이플루오로-3-메틸부탄, 1,1-디플루오로펜탄, 1,2-디플루오로펜탄, 2,2-디플루오로펜탄, 1,1,1 -트라이플루오로헥산, 1, L 1, 2, 2, 3,3,4,4,5,5,6,6-트라이데카플루오로헥산, 1,1,1 ,2,2,5,5,5-옥타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)펜탄, 1 , 1 ,2,2-테트파플루오로사이클로부탄, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-l-헥산, 1,1,1-트라이플루오로에탄, 펜타플루오로에탄, 또는 기타 혼합물 등이며 이에 제한되지 않는다. 다른 발명의 구현에서 용매는 메틸 에테르, 부탄, 프로판, 암모니아, 이산화황 등 비프레온계가 될 수 있다.

압축기는 어떤 설계로든 이용할 수 있으며 오일을 이용하거나 오일을 이용하지 않을 수 있다. 압축기에 오일을 이용할 경우, 탄화수소, 플루오로카본, 실리콘 오일 등 어느 오일이나 이용할 수 있다.

시스템은 명목 기압 14.7 psi보다 높은 아크를 발생시키는 압력을 이용할 수 있다. 예를 들어 압축기의 저압 측은 20-50 psi가 될 수 있으며 고압 측은 50 - 200 psi가 될 수 있다. 추출 장치의 구성 재료는 시스템의 최고 압력을 초과하는 압력을 견딜 수 있다. 예를 들어 금속이나 합금이 유용한 구성 재료가 되며 다른 재료는 시스템의 고압을 견딜 수 있어야 한다.

다른 여러 설계를 이용할 수도 있지만, 열교환기 250의 단면은 그림 3과 같다. 이 열교환기 250에서는 고압 증기가 도관 282에서 열교환기 250의 맨 위로 들어와 트랩 252에서 코일 컨덴서 255의 첫 번째 부분을 순환하고 코일은 실린더형 히트 싱크 257 내부와 가깝게 접촉한다. 히트 싱크 257은 첫 번째 코일 컨덴서 255 부분에서 실린더형 히트 싱크 257 바깥에 있는 코일 팽창 챔버 251로 열을 전달한다. 열 팽창 밸브 240은 추출 챔버에 형성된 용액에서 에어로졸을 저압 코일 팽창 챔버 251로 전달하고 여기서 히트 싱크 257이 열을 흡수하여 용매의 증발이 발생한다. 히트 싱크 257은 고온 고압 증기로 가열되며 컨덴서 255의 첫 번째 부분을 통해 상승한 다음 컨덴서 256의 두 번째 부분으로 들어가 고압 용매 증기 및/또는 액체 용매가 코일 팽창 챔버 251를 지나쳐 흐른다. 이 컨덴서 256의 두 번째 부분에서 모든 고압 용매 증기는 완전히 응결되며 그림 3과 같이 도관 258의 배출구로 흐른다. 또는 필요한 바에 따라 컨덴서 256의 두 번째 부분에서 냉각된 고압 용매 증기가 그림에 표시되지 않은 세 번째 컨덴서 부분으로 이동하여 추가로 냉각되고 용매 증기를 액체 용매로 응결할 수 있다. 액체 추출물은 수집 포트 254로 배출되고 용매 증기는 컨덴서 255의 첫 번째 부분 주변에 있는 트랩 252 챔버를 통해 상승하여 저압 용매 증기 도관 281로 배출되어 결국 압축기로 들어갈 수 있다.

발명의 구현에 따라 연속 추출 시스템에서는 그림 4와 같이 다른 열교환기 350을 이용할 수 있다. 이 열교환기 350에서 고온 증기는 도관 382로부터 열교환기 350의 코일 컨덴서 355의 첫 번째 부분 맨 윗부분을 통해 들어간다. 코일 컨덴서 355는 히트 싱크 357과 가까이 접촉하는 열교환기 350과 코일 팽창 챔버 351의 맨 위에서 나선형으로 회전하며 컨덴서 코일 355와 팽창 코일 351은 히트 싱크 357을 따라 아래로 진행하며 교차한다. 열 팽창 밸브 340은 저압 팽창 코일 351로 팽창 용액을 전달하며 접촉 코일 컨덴서 355와 히트 싱크 357에서 열이 흡수될 때 용액의 용매 증발이 발생한다. 그림 4와 같이 고압 용매 증기는 이 코일 컨덴서 355에서 응결되어 배출 도관 358로 흘러간다. 모든 평형 고압 용매 증기는 컨덴서 356의 두 번째 외부 코일 부분으로 이동하여 외부 환경에 의해 다시 냉각되거나 두 번째 냉각원을 이용하여 액체 용매로 응결될 수 있다. 액체 추출물은 수집 포트 354로 배출되고 저압 용매 증기는 히트 싱크 357 주변에 있는 트랩 352 챔버를 통해 상승하여 저압 용매 증기 도관 381로 배출되어 결국 압축기로 들어갈 수 있다. 추출물이 에어로졸로 압축기에 흡수되지 않도록 저압 증기의 트랩 352 입구 및 출구 부근에 배플 359와 360을 구성하였으나 반드시 필요하지는 않다.

발명의 구현에 따라 연속 추출 시스템에서는 그림 9a와 같이 다른 열교환기 810을 이용할 수 있다. 이 열교환기 810에서 고온 증기는 도관 382로부터 열교환기 810의 코일 컨덴서 855의 첫 번째 부분 맨 윗부분을 통해 들어간다. 코일 컨덴서 855는 코일 팽창 챔버 851의 열교환기 810 맨 위에서 나선형으로 회전하여 컨덴서 855와 팽창 챔버 851 사이에 매우 큰 열교환기 표면 영역이 나타난다. 그림 9a에 표시된 바와 같이 컨덴서 855 내부 단면적은 팽창 챔버 851의 증기 응결 부분의 면적과 동일하다. 팽창 챔버 851과 컨덴서 855의 단면적은 열교환기를 최적화하기 위해 어떠한 크기와 비율로든 구성할 수 있다. 튜브 안에 튜브를 장치하여 컨덴서 855에서 응결되는 증기가 제공하는 최대한 많은 열을 팽창 챔버 851의 팽창 기체로 흡수할 수 있다. 열 팽창 밸브 840은 추출 용액을 저압 팽창 챔버 851로 보내고 여기에서 코일 컨덴서 855 내부에 둘러싸인 응결 증기에서 주로 열을 흡수함으로써 용액의 용매 증발이 발생한다. 그림 9a와 같이 고압 용매 증기는 이 코일 컨덴서 855에서 응결되어 배출 도관 858로 흘러간다. 액체 추출물은 수집 포트 854로 배출되고 저압 용매 증기는 히트 싱크 857 주변에 있는 트랩 챔버 852를 통해 상승하여 저압 용매 증기 도관 381로 배출되어 결국 압축기로 들어갈 수 있다. 추출물이 에어로졸로 압축기에 흡수되지 않도록 저압 증기의 트랩 852 입구 및 출구 부근에 배플 859와 860을 구성하였으나 반드시 필요하지는 않다.

그림 9a의 설명과 달리 열교환기는 튜브 안에 한 개 이상의 튜브를 넣어 구성할 수 있다. 바깥쪽 튜브는 컨덴서나 팽창 챔버가 될 수 있다. 두 가지 구성 모두 그림 9b에 설명되어 있다. 그림 9b에 설명된 바와 같이 코일 컨덴서 855는 분할된 팽창 챔버 851을 구성하는 여러 개의 튜브를 둘러싼다. 그림에서는 튜브가 7개로 제시되어 있다. 다시 설명하자면 그림 9b에 설명된 바와 같이 팽창 챔버 851을 구성하는 튜브 7개의 단면적은 컨덴서 855 내부의 증기 응결 부분 면적과 동일하다. 팽창 챔버 851과 컨덴서 855의 크기는 그림 9b에 제시된 면적 비율이 될 필요는 없다. 그림 9b에 제시된 바와 같이 열 팽창 밸브 840은 피팅과 용적, 접착 등의 방법으로 구성되어 액체를 7개의 튜브로 분배하는 분배기 845에서 추출 용액을 저압 팽창 챔버 851로 전달한다. 또는 그림에 제시되지 않았지만 여러 개의 팽창 밸브 앞에서 분배를 처리하여 팽창 챔버를 구성하는 여러 개의 튜브를 개별적으로 처리할 수 있다. 팽창 챔버 851과 컨덴서 855의 튜브 형태는 원형이 아닌 타원이나 기타 튜브 표면적과 컨덴서 855와 대기 및/또는 히트 싱크 857 사이의 표면적을 늘리기 위한 다른 형태로 만들 수 있다.

그림 5에 제시된 바와 같이 압축기 480은 압축기 480을 냉각시키고 고압 용매 증기를 추가로 냉각하는 열교환기 450과 결합할 수 있다. 설명된 압축기는 왕복 피스톤 방식이나 로터리 베인, 다이어프램, 스크롤, 루츠 압축기 등 여러 가지 유형의 압축기를 이용할 수 있다. 오일을 이용하지 않는 압축기를 이용하거나 윤활유가 필요한 압축기를 이용할 수 있다. 도관 420은 추출 챔버에서 압축기 크랭크케이스로 연결되는 팽창 밸브 440으로 추출 용액을 전달하며 추출물은 저압 용매 증기에서 분리되어 압축기 바닥의 수집 포트 454로 배출된다. 그림 5에 제시된 바와 같이 추출물은 또한 압축기 480의 크랭크축 486을 위한 윤활유 역할을 하며 팽창 챔버 451의 팽창 용매 증기로 냉각되어 추출물의 열분해 온도 미만으로 온도를 유지한다. 그 다음으로 저압 증기는 피스톤 485의 업스트로크 시 배출 체크 밸브 484에 의해 고압 용매 증기가 압축기 480에서 빠져나간 다음 도관 내의 유체가 열교환기 450의 컨덴서 482와 접촉하는 팽창 챔버 452의 두 번째 부분으로 진입한다. 그림 5는 열교환기 450이 도관 452 및 482와 직접 접촉하는 것처럼 제시하였으나 이러한 모양의 열교환기가 꼭 필요한 것은 아니다. 따뜻한 고압 용매 증기는 컨덴서 482를 통과하면서 응결되고 액체 용매 상태로 열교환기 450에서 배출 도관 455로 빠져나간다. 열은 열교환기 450의 팽창 챔버 452 두 번째 부분에서 차가운 저압 용매 증기로 교체되며 컴프레서 480의 피스톤 485의 다운 스트로크 시 입구 체크 밸브 483 입구를 통해 입구 도관 481로 배출된다.

추출 시스템은 발명의 구현에 따라 여러 개의 추출 챔버를 이용하도록 구성된다. 그림 6은 추출 시스템에서 이용 가능한 몇 가지 추출 챔버 설계를 제시한다. 그림 6a는 입구 501이 용매를 여과 및 유체 분배 스크린 503을 통해 공급하는 간단한 실린더형 추출 챔버 500을 제시한다. 추출 용액은 유체로 구성되어 실린더형 추출 챔버 500에 담긴 식물 물질을 통해 운반되며 표시되지는 않았으나 배출구 502에서 스크린 503과 같은 두 번째 여과 스크린을 통해 빠져나간다. 그림 1을 통해 알 수 있는 바와 같이 유체는 그림 6a에 설명된 것과 반대의 흐름으로 통과될 수 있다. 추출 챔버 500의 끝부분은 뚜껑 부분 505를 선택형 플랜지 506으로 표시된 끝 부분과 결합하여 고정하고 뚜껑 505와 스크린 503을 탈거할 수 있다. 추출 챔버 500의 중앙 실린더 전체를 노출하여 사용된 식물 물질을 쉽게 제거하고 뚜껑 505와 스크린 503을 고정한 후 실린더를 다시 채울 수 있다.

그림 6b는 용매가 입구 511을 통과하여 입구 511에서 먼 쪽에 있는 튜브 513의 끝부분에 위치한 불침투성 디스크 517로 닫힌 투과성 유체 분배 튜브 513으로 들어가고 유체 흐름을 중심 유체 분배 튜브 513에서 식물 물질을 통해 주변으로 퍼지도록 하는 추출 챔버 510의 두 번째 구성을 제시한다. 추출 용액은 자켓 516의 투과성 여과 내벽 514로 이동하여 응고 부피 518로 응고된 후 배출구 512를 통해 추출 챔버 510에서 빠져나간다. 추출 챔버 510의 끝은 뚜껑 515를 이용하여 사용된 식물 물질을 쉽게 제거하고 새로운 식물 물질을 충전할 수 있다.

그림 6c는 용매가 입구 521을 통해 들어가 유체 분배 섹션 527로 진입하고 불투과성 디스크 526에 의해 용매 흐름이 자켓 524 방향으로 전환되는 추출 챔버 520의 세 번째 구성을 제시한다. 용매는 자켓 526 내부의 투과성 분배 디퓨저 523으로 이동하여 여기서 식물 물질을 통과하고 중앙 투과성 여과 튜브 525로 이동하여 추출 용액은 추출 챔버 520에서 유입구 521과 같은 끝에 있는 배출구 522로 향하게 된다. 추출 챔버 520의 끝은 뚜껑 527과 529를 이용하여 사용된 식물 물질을 쉽게 제거하고 새로운 식물 물질을 충전할 수 있다.

그림 6d는 그림 6a에서 6c까지 설명된 추출 챔버 주변의 유체 분배 자켓이나 다른 방식으로 설계된 자켓을 가질 수 있는 추출 챔버 530을 설명한다. 이 자켓은 가열 또는 냉각 유체가 추출 챔버 530 외부에서 순환하도록 허용한다. 가열 유체는 열교환기 컨덴서에서 빠져나간 액체 용매가 될 수 있다. 그림 6d에 제시된 바와 같이 유체는 유입구 535의 자켓으로 들어가 자켓을 채우고 자켓의 반대쪽에 위치한 배출구 536으로 빠져나갈 수 있다. 선택적으로 유입구는 경사가 져 있어 유입구 535의 입구 바로 위에서 자켓 주변으로 한 바퀴 회전을 일으켜 자켓을 나선형으로 올라가는 유체의 흐름을 촉진하는 램프 537의 바닥에 위치할 수 있다. 나선형 흐름은 자켓의 배출구 536 끝에 위치한 추가 램프 538을 통해 더욱 촉진될 수 있다. 자켓이나 기타 가열 또는 냉각 장치는 용매의 저장소나 추출 용액의 저장소에서, 추출 챔버나 팽창 챔버로 연결된 도관 상에서 추출 챔버 자켓의 가열 또는 냉각 유체 공급을 증가시킬 수 있다.

발명의 구현을 통해 연속 추출 시스템은 거의 모든 용매를 이용할 수 있다. 그림 7에 제시된 바와 같이 연속 추출 시스템은 자켓을 씌운 여러 개의 추출 챔버 611, 612, 613, 614로 구성될 수 있다. 용매 저장소 663의 유체는 자켓 유입구 밸브 638과 함께 자켓 유입구 밸브 635, 636, 637, 닫힌 자켓 배출구 밸브 631, 632, 633으로 연결되어 자켓 641, 642, 643을 분리할 수 있다. 용매는 자켓 644를 나와 자켓 배출구 밸브 634를 통과하여 도관 665로 연결되고 밸브 621을 통해 추출 챔버 611로 연결된다. 추출 챔버 611의 식물 물질은 추출물을 거의 사용하고 추출 챔버 612와 613보다 두 배 많은 유량을 처리한다. 반드시 필요한 것은 아니지만 이는 추출 챔버 611에서 마지막 식물 물질 추출물을 빠르게 배출하는데 유리하다. 아주 묽게 희석된 추출 용액은 추출 챔버 611을 나와 밸브 625를 거쳐 밸브 626과 627을 통해 추출 챔버 612와 613으로 연결되는 도관 667로 이동한다. 추출 챔버 612와 613에서 나온 농축 추출물 용액은 밸브 622와 623을 거쳐 도관 668을 통해 선택형 추출 용액 저장소 620으로 연결된다. 추출 용액 저장소 620은 농축 추출물 용액을 도관 669를 통해 열교환기 656 팽창 챔버 651의 팽창 밸브 650으로 공급하며 이는 그림 4에 제시된 열교환기 설계를 나타낸다.

그림 4에 제시된 방법으로 추출물은 열교환기 656의 트랩 651 수집 포트 654로 배출되고 추출물 밸브 671을 통해 추출물 수집장치와 농축기 672로 배출된다. 추출물 밸브 671은 추출물의 기둥이 연속 추출 시스템이 작동하는 동안 밸브 671의 유입구 수집 포트 654에 머무는 동안 주기적으로 개방되거나 계속 개방된다. 저압 용매 증기는 농축기 도관 673을 통해 농축 및 배출 압축기 674로 연결되는 추출물 수집장치 및 농축기 672 안에 있는 추출물과 균형을 이룬다. 추출기 수집장치 및 농축기 672 안에는 한 개 이상의 판과 배플을 장착하여 젖은 추출물을 넓은 표면적으로 퍼지게 하고 용매 증발 속도를 높일 수 있으며 수집장치 및 농축기 672 안에 교반기나 다른 혼합기를 장치할 수 있다. 그림에 제시되지는 않았지만 밸브가 장착된 포트로 수집장치 및 농축기 672에서 추출물을 배출할 수 있다. 농축기 및 배출 압축기 추출물 수집장치 및 농축기 672의 배출구는 농축 및 배출 압축기 674의 배출구 압력이 추출 챔버 배출구 681의 저압 용매의 압력을 초과한 경우에만 저압 용매 증기를 압축기 680의 유입구 681에 있는 트랩 652로 밀어내는 체크 밸브 675와 연결된다. 이를 통해 추출물 수집장치 및 농축기 672에서 진공을 형성하여 추출물에서 거의 모든 용매를 제거할 수 있다. 추출물 수집장치 및 농축기 672에서는 20 Torr, 10 Torr, 5 Torr, 1 Torr 이하의 진공을 만들어 추출물에 용매가 거의 없게 제거할 수 있다.

농축 및 배출 압축기 674 역시 밸브 624를 통해 도관 661을 통과하여 추출 챔버 614로 연결된다. 추출 챔버 614는 완전히 소진되고 추출물 수집장치 및 농축기 672로 생성한 진공으로 건조된 식물 물질을 포함한다. 압축기 680에서 제공된 고압 용매 증기는 도관 682를 통해 열교환기 656의 컨덴서 655로 연결되며 액체 용매의 배출은 추출 챔버로 들어가기 전에 도관 662를 통해 선택형 액체 용매 수집장치 663으로 연결된다.

발명의 구현에서 여러 개의 열교환기와 선택적으로 여러 개의 압축기를 이용함으로써 연속 추출기는 여러 구성요소의 용해도와 보다 준비된 추출 구성요소에서 여러 구성요소를 보다 높거나 낮은 용액으로 분할하는 효과에 기반을 두어 식물 물질에서 한 가지 용매나 혼합 용매를 통해 추출 구성요소의 비율이 각기 다른 여러 추출물을 분리할 수 있다. 이와 같은 방법으로 한 추출물은 가장 용해가 쉬운 구성요소를 포함할 수 있고 다른 추출물은 용해가 가장 잘 되지 않는 구성요소를 포함하고 다른 추출물은 용해도가 중간 수준이거나 구성요소의 비율을 다양하게 할 수 있다. 이와 같이 특정 부피의 용매를 추출 용액과 함께 추출 챔버를 통과시키고 원하는 열교환기로 보내 얻은 한 가지 이상의 부피를 가진 용매들을 다시 추출 챔버와 한 가지 이상의 열교환기로 보내 원하는 추출 구성으로 분리해낸다. 필요한 바에 따라 여러 가지 열교환기를 결합하여 구성요소의 특정 부분을 추출하는 동안 냉매 및/또는 추출 챔버를 가열하거나 냉각함으로써 특정 양의 용매가 특정 열교환기로 이동할 때 추출 선별도를 강화할 수 있다. 발명의 구현에 따른 이러한 연속 추출 시스템은 그림 8에 설명되어 있다.

그림 8에 제시된 바와 같이 연속 추출 시스템은 자켓을 씌운 여러 개의 추출 챔버 711, 712, 713, 714, 715로 구성될 수 있다. 용매 저장소 763의 유체는 주위 온도에 해당하는 용매를 일련의 자켓 유입구 밸브 736, 737, 738, 739, 740 중 한 개 또는 여러 개로 연결하는 도관 764로 보내기 전에 선택형 건조장치 766으로 보내 건조제나 냉동 또는 삼투 장치 등 다른 건조 수단을 통과시킨다. 건조장치 766은 한 부분은 도관 764로 유체 흐름을 연결하고 다른 부분은 배출 압축기 774와 연결된 저압 증기 도관 793으로 잔여 용매를 배출한다. 세 가지 열교환기 756, 756’, 756”와 모든 기능은 그림 8에 제시된 세 열교환기 중 한 가지를 나타내는 숫자와 같은 수를 가진다. 제시된 바와 같이 밸브 736이 추출 챔버 711의 주위 온도 용매 유입 자켓 741과 연결되어 용매가 자켓 배출구 밸브 731을 통해 밸브 721로 연결된 도관으로 배출되고 추출물이 소진되거나 거의 소진된 식물 물질이 담긴 추출 챔버 711을 통과하고 밸브 726을 지나 도관 767로 연결되면, 추출 챔버 711은 추출 챔버 712, 713, 714의 세 배에 해당하는 유속이 나타난다. 거의 소진된 챔버는 용해도가 가장 낮은 구성요소가 분리되어 다른 추출 챔버에 농축될 때 유리하다. 다른 구성에서는 도관 764에서 밸브 794를 통해 도관 767로 이동하는 구성이 바람직하다. 그림 8에 제시된 바와 같이 세 압축기 780, 780’, 780”이 이용되나 한 압축기로 여러 개의 열교환기에 공급을 할 수 있으며 세 열교환기가 모두 한 압축기로 연결될 수도 있다.

자켓 유입구 밸브 736, 737, 738, 739, 740은 주위 온도 용매가 추출 챔버 자켓 711, 712, 713, 714, 715로 각각 연결되도록 구성할 수 있으며 독립적으로 도관 764의 주위 온도 용매를 열 팽창 밸브 786, 787, 788, 789, 790으로 통과시켜 자켓을 증발 냉각시키거나 도관 791의 고압 증기를 선택할 수 있다. 제시된 바와 같이, 동시에 추출 챔버 714, 713, 712를 냉각하여 주변 온도로 유지하고 각각 가열하여 초기 추출, 중기 추출, 후기 추출을 각각 구성이 각기 다른 세 가지 생산물을 분리하는데 최적화할 수 있다.

이 구성에서 온도가 낮은 초기 추출물은 추출 챔버 714에서 배출 밸브 724를 거쳐 복귀 선택 밸브 719로 연결되는 초기 추출 용액으로 운반되며 초기 추출 용액 도관 770에서 열교환기 756”의 팽창 밸브 751”의 열 팽창 밸브 750”으로 연결된다. 초기 추출물은 농축기 도관 773”을 통해 농축 및 배출 압축기 774”로 연결된 추출물 수집장치 및 농축기 772”에 수집된다. 여기소 농축기 도관 773”은 도관 762”에서 열교환기 756”의 트랩 781”로 배출되어 저온 저압 증기와 함께 열 팽창 밸브 776”을 통과하는 일부 용매로 냉각되는 도관 777”을 통과한다.

이 구성에서 주위 온도와 같은 중기 추출물은 추출 챔버 713에서 배출 밸브 723을 거쳐 복귀 선택 밸브 718로 연결되는 중기 추출 용액으로 운반되며 중기 추출 용액 도관 769에서 열교환기 756’의 팽창 밸브 751’의 열 팽창 밸브 750’으로 연결된다. 중기 추출물은 농축기 도관 773’을 통해 농축 및 배출 압축기 774’로 연결된 추출물 수집장치 및 농축기 772’에 수집된다. 여기소 농축기 도관 773’은 도관 762’에서 열교환기 756’의 트랩 781’로 배출되어 저온 저압 증기와 함께 열 팽창 밸브 776’을 통과하는 일부 용매로 냉각되는 도관 777’을 통과한다.

이 구성에서 가열된 후기 추출물은 추출 챔버 712에서 배출 밸브 722를 거쳐 복귀 선택 밸브 717로 연결되는 후기 추출 용액으로 운반되며 초기 추출 용액 도관 768에서 열교환기 756의 팽창 밸브 751의 열 팽창 밸브 750으로 연결된다. 초기 추출물은 농축기 도관 773을 통해 농축 및 배출 압축기 774로 연결된 추출물 수집장치 및 농축기 772에 수집된다. 여기소 농축기 도관 773은 도관 762에서 열교환기 756의 트랩 781로 배출되어 저온 저압 증기와 함께 열 팽창 밸브 776을 통과하는 일부 용매로 냉각되지 않는 도관 777을 통과한다.

그림 8에 제시된 바와 같이 추출 챔버 715는 잔여 용매를 배출하는 중이며 배출구 밸브 725는 배출 압축기 774에 정렬된다. 자켓 유입구 밸브 740은 도관 791에서 고온 고압 증기를 받아 추출 챔버 자켓 745와 자켓 배출구 밸브 735를 통과하여 도관 792를 통해 열교환기 756의 팽창 챔버 751로 연결되도록 정렬할 수 있다.

그림에 표시되지는 않았지만 유량계와 유량 제어기, 온도 센서, 유체 밀도 센서, 분관특성 센서, 점성 센서, 기타 파라미터를 포함하여 각 추출 챔버를 통과하는 용매의 양을 파악하고 입력 신호를 마이크로프로세서로 보내 밸브를 조정하여 용매 흐름과 추출 용액을 조절할 수 있다. 용매는 추출 챔버 자켓의 팽창 밸브와 컨덴서로 보낼 수 있다. 고온 고압 증기는 다양한 도관을 가지고 여러 가지 설계로 구성된 팽창 챔버 자켓이나 열교환기로 보낼 수 있다. 또한 원하는 바에 따라 추출 챔버에 초음파 프로세서나 교반기, 기타 교반 장치를 포함시킬 수 있다. 발명의 구현에서 추출 챔버는 그림 6에 제시된 바와 같이 식물 물질을 잠기거나 잠기지 않게 할 수 있다. 하지만 추출 챔버는 한 개 이상의 노즐이나 유체 분배판으로 구성되어 식물 물질의 표면에 분사를 하고 추출 용액은 추출 챔버에 고이지 않는 방식으로 배출되거나 기타 다른 방식으로 제거된다. 그림 10은 추출 용매가 추출 챔버 800의 꼭대기에 위치한 유입구 801로 들어가며 용매를 플랜지 807로 지지된 여과 및 유체 분배기 803을 통해 공급하는 추출 챔버 800을 제시한다. 유입구 분배기 803은 용매가 방울 스프레이로 빠져나가 추출하고자 하는 식물 물질을 세척하는 작은 오리피스를 가진다. 하지만 배출구 분배기 804가 상당히 큰 오리피스를 가지고 있어 식물 재료는 액체에 잠기지 않고 추출 용액이 플랜지 808로 지지된 배출구 분배기에 수집되며, 추출 챔버 800을 채우지 않고 추출 챔버 800에서 나와 배출구 802를 통과한다. 추출 챔버 800의 양 끝은 뚜껑 부분 805를 선택형 플랜지 806에 제시된 다른 끝에 연결하여 고정할 수 있으며 뚜껑 805와 분배기 803, 804를 제거하여 쉽게 추출 챔버 800의 전체 중앙 실린더를 노출하여 소진된 식물 물질을 간단히 제거하고 빈 실린더를 나중에 다시 채우도록 둘 수 있다. 식물 물질은 이러한 추출 챔버를 이용하여 용매가 식물 물질에 주입되지 않거나 아주 약간만 주입된 표면 추출물을 만들 수 있으며 현장에서 식물에 분사된 살충제와 기타 화학물질을 제거할 수 있다.

본문에 제시된 예시와 구현은 설명을 위해서만 제시된 것이며 숙련된 기술을 갖춘 자에게 다양한 수정이나 변경이 제시될 수 있고 본 출원의 개념과 범위 내에 포함될 수 있음을 인정해야 할 것이다.

Claims (9)

1. 다음과 같이 구성된 연속 추출기:
   한 개 이상의 밸브나 유체 흐름을 조정하는 기타 장치 및 유체 흐름에서 용매에 의해 용질을 추출해내기 위한 추출 물질을 갖추고 있는 각각의 챔버로 구성된 여러 개의 추출 챔버
   용액 유입구로 구성되어 있으며 용액 유입구 전체의 압력을 줄여 용액의 증기화된 용매 형성, 용매의 액체 또는 농축 추출물 조직 형성과 병합, 응결을 촉진하는 한 개 이상의 팽창 챔버
   증기화된 용매가 액체로 응결되는 한 개 이상의 컨덴서
   한 개 이상의 압축기나 액체 펌프, 또는 기타 컨덴서의 다운스트림과 추출 챔버 및 팽창 챔버 업스트림에 장치된 유체 흐름 조절 장치
   한 개 이상의 펌프나 밸브, 기타 연속적, 주기적으로 유체 흐름을 중단하지 않고 추출물을 배출하는 장치. 앞에서 언급된 여러 개의 추출 챔버는 추출 가능한 물질에서 모든 용질이 소진되면 탈거되며 탈거된 추출 챔버는 유체 흐름을 중단시키지 않고 새로운 추출 물질을 담은 다른 챔버로 교체되며 용매는 장치 안에 보존된다.
2. 청구 1항의 연속 추출기에서는 용액 유입구와 팽창 챔버, 한 개 이상의 컨덴서가 열교환기를 구성하며, 여기서 용액 유입구는 한 개 이상의 열 팽창 밸브를 가지고 있고, 한 개 이상의 컨덴서가 팽창 챔버와 접촉하여 컨덴서의 열을 팽창 챔버가 흡수한다.
3. 청구 1항의 연속 추출기는 또한 진공 펌프를 갖추고 있으며, 여기서 용액 유입구 전체의 압력이 감소하여 진공 펌프에 의해 용매의 증발이 촉진된다.
4. 청구 3항의 연속 추출기에서 한 개 이상의 컨덴서가 외부에서 제공된 냉각재와 접촉한다.
5. 청구 4항의 연속 추출기에서 냉각재는 칠러와 접촉한다.
6. 청구 1항의 연속 추출기는 또한 체크 밸브 및/또는 히터 및/또는 칠러 및/또는 열교환기를 갖추고 있으며, 여기서 열교환기는 외부에서 연속 추출기로 가열 또는 냉각되는 열 교환 유체를 포함한다.
7. 청구 1항의 연속 추출기는 또한 한 개 이상의 액추에이터 및/또는 한 개 이상의 센서와 연결된 정보 처리장치를 갖추고 있다.
8. 청구 7항의 연속 추출기에서 정보 처리장치는 프로그램된 컴퓨터로 구성되며 센서는 독립적으로 또는 다른 장치와 결합하여 한 개 이상의 유량계, 유체 밀도 센서, 시차 굴절률 검출기, 적외선이나 가시광선, 자외선 검출기 및/또는 전도성 검출기를 구성하고, 액추에이터는 독립적으로 또는 다른 장치와 결합하여 밸브, 펌프 및/또는 경보장치를 구성한다.
9. 추출 물질에서 한 가지 이상의 용해성 구성요소를 추출하는 방법은 다음과 같이 구성된다.
   청구 1항에 따라 추출 가능한 용질로 구성된 추출 물질이 담긴 여러 개의 추출 챔버를 갖춘 연속 추출기를 제공한다.
   용매로 구성된 액체를 압축기나 펌프, 기타 유체를 첫 번째 도관을 통과하여 여러 개의 추출 챔버로 보내는 장치를 통해 이동시킨다. 여기서 추출 가능한 용질로 구성된 용액이 형성된다.
   추출 가능한 용질로 구성된 용액을 추출 챔버에서 두 번째 도관으로 보낸다. 여기서 해당 용액은 추출 가능한 용질로 구성된 결합 용액으로 결합된다.
   추출 가능한 용질로 구성된 결합 용액을 두 번째 도관에서 한 개 이상의 팽창 밸브로 연결되는 한 개 이상의 용액 유입구로 보낸다. 여기서 팽창 챔버는 두 번째 도관보다 낮은 압력을 유지하고 추출 가능한 용질로 구성된 결합 용액은 용매 증기와 추출 가능한 용질로 구성된 추출물로 분리된다.
   연속 추출기에서 한 개 이상의 펌프, 밸브, 기타 연속 추출기의 유체 흐름을 멈추지 않고 연속적, 주기적으로 추출물을 제거하는 장치로 제거한다.
   용매 증기를 액체 용매로 응결시킨다.
   용매로 구성된 액체를 첫 번째 도관으로 보낸다.
   추출 물질에 추출 가능한 용질이 없는 경우 용매로 구성된 액체가 첫 번째 도관에서 추출 챔버로 유입되지 않도록 한다.
   추출 가능한 용질이 없는 추출 물질이 담긴 추출 챔버에서 용매로 구성된 액체를 추출 가능한 용질이 없는 추출 물질이 담긴 추출 챔버에 용매가 없어질 때까지 두 번째 도관, 첫 번째 도관 및/또는 다른 연속 추출기 부분으로 보낸다.
   연속 추출기에서 추출 가능한 용질이 없는 추출 물질을 담은 추출 챔버를 분리하여 탈거한다.
   용질로 구성된 추출 물질을 담은 다른 추출 챔버를 첫 번째 도관과 두 번째 도관에 연결한다.
   용매로 구성된 액체 흐름이 첫 번째 도관을 통과하여 용질로 구성된 추출 물질을 담은 추출 챔버로 연결되도록 복구한다. 여기서 추출 가능한 용질로 구성된 용액이 형성된다.
   추출 가능한 용질로 구성된 용액의 흐름을 다시 추출 챔버에서 두 번째 도관으로 연결한다.

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