KR20240041616A

KR20240041616A - 알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법

Info

Publication number: KR20240041616A
Application number: KR1020220120849A
Authority: KR
Inventors: 박혁진; 장재형
Original assignee: 싸이스트 주식회사
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2024-04-01
Anticipated expiration: 2042-09-23
Also published as: KR102746874B1

Abstract

본 발명은 알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 혼합탱크에서 알긴산나트륨 및 증류수를 혼합하여 혼합액을 형성하고, 압력분산탱크에서 일정한 압력에 의해, 복수의 튜브가 연결된 토출판을 통해 상기 혼합액이 비드생성부로 분산되고, 분산 이송된 혼합액은 토출니들을 통해 액적상태로 토출되어 알지네이트 비드가 생성되는, 알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법에 관한 것이다.

Description

알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법{Method for Mass Production of Alginate Beads Using an Automatic Alginate Bead Generator }

알지네이트는 알긴산으로 불리우는 다당류로서, 김, 파래, 우뭇가사리 등의 해조류 표면에 풍부하게 포함되어 있다. 이를 이용하여, 신축성이 있는 다공성 물질인 알지네이트 비드를 생성할 수 있다. 알지네이트 비드는 주로 알약 껍질을 생성하는 데 이용할 수 있다.

일반적으로 알지네이트 비드를 생성하는 방법은, 알긴산나트륨을 녹인 수용액을 주사기나 분액 깔대기를 이용하여 2가 양이온 수용액에 방울 상태로 떨어뜨려 화학반응에 의해 곁면을 경화시킨다.

이러한 방법은 실험실에서 이루어져 대량으로 알지네이트 비드를 대량 생산할 수 있는 방법이 필요한 실정이다. 또한, 알지네이트 비드의 크기를 다양화 하여 대량 생산 할 수 있고, 알지네이트 비드에 기능성물질을 혼합하여 알약 껍질 뿐만 아니라, 목적에 따른 다양한 종류의 알지네이트 비드를 생산할 수 있는 방법이 필요하다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 혼합부, 분산부, 및 비드생성부를 포함하는 알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법으로서, 상기 혼합부의 혼합탱크에서 알긴산나트륨 및 증류수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합단계; 상기 혼합액이 상기 분산부의 압력분산탱크로 주입되고, 상기 분산부의 복수의 튜브가 연결된 토출판을 통해 상기 혼합액이 상기 비드생성부로 분산 이송되는 분산단계; 상기 분산단계에서 분산 이송된 혼합액은 상기 비드생성부의 복수의 토출니들을 통해 액적 상태로 토출되고, 상기 비드생성부의 소성탱크에서 토출된 혼합액 및 2가 양이온 화합물에 의해 알지네이트 비드가 생성되는 생성단계; 상기 혼합부는, 제1교반기 및 히터를 포함하는 혼합탱크; 알긴산나트륨을 상기 혼합탱크에 투입하는 고상정량펌프; 및 증류수를 상기 혼합탱크에 투입하는 제1액상정량펌프;를 포함하고, 상기 분산부는, 제2교반기, 레벨센서, 및 튜브가 연결된 토출판을 포함하는 압력분산탱크; 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크에 투입하는 제2액상정량펌프; 상기 압력분산탱크 내의 압력 증가를 방지하는 압력개방밸브; 상기 혼합탱크에 공기를 주입하는 에어컴프레서; 상기 압력분산탱크의 압력을 기설정된 압력으로 유지해주는 압력조정밸브; 및 상기 튜브의 유량을 제어하는 차단밸브;를 포함하고, 상기 비드생성부는, 제3교반기 및 배출밸브를 포함하는 소성탱크; 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크에 투입하는 제3액상정량펌프; 및 상기 혼합액을 상기 소성탱크에 주입하는 토출니들;을 포함하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 혼합단계는, 상기 제1액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 증류수를 상기 혼합탱크에 투입하는 증류수투입단계; 상기 제1교반기를 작동하고, 상기 히터에 의해, 상기 증류수가 설정온도까지 가열되는 교반가열단계; 상기 고상정량펌프에 의해, 상기 설정온도까지 가열된 증류수에 기설정된 양의 상기 알긴산나트륨을 투입하는 알긴산투입단계; 및 상기 제1교반기에 의해, 투입된 증류수 및 알긴산나트륨이 혼합되어 혼합액을 형성하는 혼합액형성단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 분산단계는, 상기 압력개방밸브를 개방하는 압력개방단계; 상기 제2교반기를 작동하고, 상기 제2액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크로 투입하고, 상기 레벨센서에 의해, 투입된 혼합액의 수위를 측정하는 혼합액투입단계; 상기 압력개방밸브를 차단하고, 상기 차단밸브를 개방하는 밸브제어단계; 상기 에어컴프레서를 작동하여, 상기 압력분산탱크에 압력을 가하고, 상기 압력조정밸브에 의해 기설정된 압력으로 유지되는 가압단계; 및 상기 가압단계에서 가해진 압력에 의해, 상기 혼합액이 상기 튜브를 통해 상기 비드생성부로 분산 이송되는, 혼합액이송단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 생성단계는, 상기 제3교반기를 작동하고, 상기 제3액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크에 투입하는 화합물투입단계; 및 상기 투입된 혼합액이 상기 토출니들을 통해 상기 2가 양이온 화합물에 투입되어 알지네이트 비드가 생성되는 비드생성단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 혼합단계는 기능성물질주입단계를 포함하고, 상기 기능성물질주입단계는, 상기 혼합탱크에 상기 알지네이트 비드 생산 목적에 따른 기능성물질을 투입하여 상기 혼합액에 혼합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 복수의 튜브에는 복수의 토출니들이 연결되어 있고, 상기 토출니들의 내경의 크기는 1 이상의 종류를 포함할 수 있어, 상기 알지네이트 비드는 1 이상의 종류의 내경의 크기에 해당할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합탱크는 히터를 포함하므로, 증류수에 알긴산나트륨이 효과적으로 녹을 수 있는 환경을 조성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합단계에서 기능성물질을 투여할 수 있으므로, 산업의 목적에 맞는 알지네이트 비드를 생성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압력개방밸브, 압력조절밸브 및 에어컴프레서에 의해서 압력분산탱크의 압력이 조절되고, 상기 압력분산탱크의 압력에 의해서 혼합액이 이송되므로, 일정한 이송량을 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 토출니들은 1 이상의 종류의 크기를 포함하므로, 한 번의 작동으로도 다양한 크기의 알지네이트 비드를 대량생산할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알지네이트 비드 대량 생산 방법의 단계도를 개략적으로 도시한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 알지네이트 비드자동생성장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비드생성부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판의 구성을 개략적으로 도시한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 이하에서 언급되는 “모듈”, “컴포넌트”에 대한 해석도 전술한 “~부”에 따르도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알지네이트 비드 대량 생산 방법의 단계도를 개략적으로 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 혼합부(1000), 분산부(2000), 및 비드생성부(3000)를 포함하는 알지네이트 비드자동생성장치(1)를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법으로서, 상기 혼합부(1000)의 혼합탱크(1100)에서 알긴산나트륨 및 증류수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합단계(S100); 상기 혼합액이 상기 분산부(2000)의 압력분산탱크(2100)로 주입되고, 상기 분산부(2000)의 복수의 튜브(2134)가 연결된 토출판(2130)을 통해 상기 혼합액이 상기 비드생성부(3000)로 분산 이송되는 분산단계(S200); 상기 분산단계(S200)에서 분산 이송된 혼합액은 상기 비드생성부(3000)의 복수의 토출니들(3300)을 통해 액적 상태로 토출되고, 상기 비드생성부(3000)의 소성탱크(3100)에서 토출된 혼합액 및 2가 양이온 화합물에 의해 알지네이트 비드가 생성되는 생성단계(S300);를 포함할 수 있다.

본 발명은 혼합부(1000), 분산부(2000), 비드생성부(3000) 및 배출부(4000)를 포함하는 알지네이트 비드자동생성장치(1)를 이용하여 알지네이트 비드를 대량 생산할 수 있다.

단계 S100은 상기 혼합단계(S100)에 해당할 수 있고, 혼합부(1000)에 의해 수행될 수 있다.

상기 혼합단계(S100)에서는, 상기 혼합부(1000)의 혼합탱크(1100)에 투입된 알긴산나트륨 및 증류수를 혼합하여 혼합액을 형성할 수 있다.

단계 S200은 상기 분산단계(S200)에 해당할 수 있고, 분산부(2000)에 의해 수행될 수 있다.

상기 혼합단계(S100)에서 형성된 혼합액은 상기 분산부(2000)의 압력분산탱크(2100)로 주입되고, 이후에, 분산부(2000)의 복수의 튜브(2134)가 연결된 토출판(2130)을 통해 상기 혼합액이 비드생성부(3000)로 분산 이송될 수 있다.

단계 S300은 상기 생성단계(S300)에 해당할 수 있고, 비드생성부(3000)에 의해 수행될 수 있다.

상기 생성단계(S300)에서는, 상기 분산단계(S200)에서 분산 이송된 혼합액이 상기 비드생성부(3000)의 복수의 토출니들(3300) 각각을 통해 액적상태로 토출되고, 상기 액적상태로 토출된 혼합액은, 상기 비드생성부(3000)의 소성탱크(3100)에 주입된 2가 양이온 화합물과 화학반응하여 알지네이트 비드가 된다.

각각의 단계에 대한 세부 단계는 후술하도록 한다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 알지네이트 비드자동생성장치(1)를 개략적으로 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 알지네이트 비드자동생성장치(1)는 혼합부(1000), 분산부(2000), 비드생성부(3000) 및 배출부(4000)를 포함할 수 있다.

상기 알지네이트 비드자동생성장치(1)는 상술한 바와 같이, 상기 혼합단계(S100), 상기 분산단계(S200), 및 상기 생성단계(S300)에 의해 알지네이트 비드를 대량 생산할 수 있다.

상기 혼합부(1000), 상기 분산부(2000), 및 상기 비드생성부(3000)는 연결관 혹은/및 튜브(2134)로 연결될 수 있고, 각각이 포함하고 있는 구조체 혹은 지지대에 의해 고정될 수 있다. 상기 혼합부(1000), 상기 분산부(2000) 및 상기 비드생성부(3000)는 자유롭게 배치될 수 있으나, 바람직하게는 상기 혼합부(1000), 상기 분산부(2000), 및 상기 비드생성부(3000) 순서로 배치될 수 있다.

상기 배출부(4000)는 상기 비드생성부(3000)의 하측에 위치하여, 상기 비드생성부(3000)에서 배출되는 알지네이트 비드 및 2가 양이온 화합물을 수용할 수 있다.

구체적으로, 상기 배출부(4000)는 배출탱크(4100), 타공판(4200) 및 제3배출밸브(4300)를 포함할 수 있고, 상기 배출된 알지네이트 비드 및 2가 양이온 화합물 중 알지네이트 비드는 상기 타공판(4200)에 의해 걸러지고, 상기 타공판(4200) 하부의 공간에 상기 2가 양이온 화합물이 수용될 수 있다.

상기 제3배출밸브(4300)를 개방하면, 상기 2가 양이온 화합물이 배출될 수 있고, 상기 타공판(4200)에 의해 걸러진 알지네이트 비드는 증류수에 의해 세척될 수 있고, 상기 증류수 또한 상기 제3배출밸브(4300)를 통해 배출될 수 있다.

즉, 알지네이트 비드자동생성장치(1)를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법은, 상기 소성탱크(3100)로부터 배출된 알지네이트 비드 및 2가 양이온 화합물을 상기 배출부(4000)의 배출탱크(4100)로 수용하고, 상기 알지네이트 비드는 상기 배출부(4000)의 타공판(4200)에 의해서 걸러지는 배출단계를 더 포함할 수 있다.

이후에, 상기 알지네이트 비드는 드라이오븐에서 기설정된 온도으로 기설정된 시간동안 건조될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합부(1000)의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 혼합부(1000)는, 제1교반기(1110) 및 히터(1120)를 포함하는 혼합탱크(1100); 알긴산나트륨을 상기 혼합탱크(1100)에 투입하는 고상정량펌프(1200); 및 증류수를 상기 혼합탱크(1100)에 투입하는 제1액상정량펌프(1300);를 포함할 수 있고, 상기 혼합단계(S100)는, 상기 제1액상정량펌프(1300)에 의해, 기설정된 양의 상기 증류수를 상기 혼합탱크(1100)에 투입하는 증류수투입단계; 상기 제1교반기(1110)를 작동하고, 상기 히터(1120)에 의해, 상기 증류수가 설정온도까지 가열되는 교반가열단계; 상기 고상정량펌프(1200)에 의해, 상기 설정온도까지 가열된 증류수에 기설정된 양의 상기 알긴산나트륨을 투입하는 알긴산투입단계; 및 상기 제1교반기(1110)에 의해, 투입된 증류수 및 알긴산나트륨이 혼합되어 혼합액을 형성하는 혼합액형성단계;를 포함할 수 있고, 상기 혼합단계(S100)는 기능성물질주입단계를 포함하고, 상기 기능성물질주입단계는, 상기 혼합탱크(1100)에 상기 알지네이트 비드 생산 목적에 따른 기능성물질을 투입하여 상기 혼합액에 혼합할 수 있다.

혼합부(1000)는 제1교반기(1110), 히터(1120) 및 배출구를 포함하는 혼합탱크(1100), 고상정량펌프(1200), 제1액상정량펌프(1300) 및, 정량펌프(1400)를 포함할 수 있다.

상기 혼합탱크(1100)는 수용공간 및 배출구(1130)를 포함할 수 있고, 상기 혼합탱크(1100)의 중앙부에는 히터(1120)가 배치될 수 있어, 상기 혼합탱크(1100)의 수용공간에 열을 가해 증류수 및 혼합액의 온도를 제어할 수 있다. 상기 혼합탱크(1100)의 상측에는 상기 제1교반기(1110)의 모터가 배치될 수 있고, 상기 혼합탱크(1100)의 수용공간에는 상기 제1교반기(1110)의 교반축 및 복수의 교반날개가 배치될 수 있다. 상기 교반날개는 상기 혼합탱크(1100)의 중앙부 및 하부에 위치할 수 있다.

상기 배출구(1130)에는 제1배출밸브가 설치될 수 있어, 상기 베출밸브를 열면, 상기 배출구(1130)를 통해 혼합액이 배출될 수 있다.

상기 고상정량펌프(1200)는 알긴산나트륨이 담긴 알긴산나트륨탱크에 연결되어 있고, 분말 형태의 알긴산나트륨을 기설정된 양만큼 이송할 수 있다.

상기 제1액상정량펌프(1300)는 증류수가 담긴 증류수탱크에 연결되어 있고, 액체 형태의 증류수를 기설정된 양만큼 이송할 수 있다.

상기 정량펌프(1400)는 효소, 단백질, 폴리머, 무기물 등 상기 알지네이트 비드에 첨가되는 기능성물질을 기설정된 양만큼 이송할 수 있다.

상기 혼합부(1000)에 의해서, 상기 혼합단계(S100)가 수행될 수 있고, 상기 혼합단계(S100)는 증류수투입단계, 교반가열단계, 알긴산투입단계 및 혼합액형성단계를 포함할 수 있다.

상기 증류수투입단계에서는, 상기 제1액상정량펌프(1300)가 작동하여 상기 증류수탱크로부터 상기 혼합탱크(1100)에 기설정된 양의 증류수를 투입될 수 있다.

상기 교반가열단계에서는, 상기 제1교반기(1110)가 작동하여 상기 증류수가 교반되고, 상기 히터(1120)에 의해 증류수를 설정온도까지 가열할 수 있다. 상기 제1교반기(1110)는 후술할, 알긴산투입단계 및 혼합액형성단계 동안에도 계속해서 작동할 수 있다.

상기 알긴산투입단계에서는, 상기 고상정량펌프(1200)가 작동하여 상기 알긴산나트륨탱크로부터 상기 혼합탱크(1100)에 기설정된 양의 알긴산나트륨을 투입할 수 있다. 상기 알긴산투입단계에서는, 상기 기설정된 양의 알긴산나트륨을 조금씩 나눠서 투입할 수 있다.

상기 혼합액형성단계에서는, 상기 히터(1120)에 의해서 상기 증류수 및 상기 알긴산나트륨이 혼합되기 적절한 환경을 유지하고, 상기 제1교반기(1110)에 의해 교반되어, 상기 증류수 및 상기 알긴산나트륨이 혼합된 혼합액을 생성할 수 있다.

바람직하게는, 증류수 100ml 당 알긴산나트륨 2g을 혼합할 수 있고, 증류수의 온도를 40도 내지 80도로 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합탱크(1100)는 히터(1120)를 포함하여 증류수를 가열하므로, 알긴산나트륨를 효과적으로 증류수에 녹일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

한편, 혼합부(1000)는 정량펌프(1400)를 더 포함할 수 있고, 알지네이트 비드 대량 생산 방법은 기능성물질주입단계를 더 포함하고, 상기 기능성물질주입단계에서는 상기 혼합탱크(1100)에 담겨있는 증류수 혹은 상기 혼합액에 상기 알지네이트 비드 생산 목적에 따른 효소, 단백질, 폴리머, 무기물 등을 포함하는 기능성물질을 투입할 수 있다.

구체적으로, 상기 정량펌프(1400)는 액상정량펌프 혹은/및 고상정량펌프에 해당할 수 있고, 액상 혹은 고상의 상기 기능성물질을 기능성물질탱크로부터 상기 혼합탱크(1100)에 이송할 수 있다. 따라서, 상기 혼합물은 증류수, 알긴산나트륨 및 기능성물질을 포함할 수 있다.

상기 기능성물질주입단계에서는 투입하는 기능성물질의 특성에 따라 상기 기능성물질의 손상을 방지하기 위해서, 상기 혼합물 혹은 상기 증류수의 온도를 낮출 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고상정량펌프(1200)에 의해 알긴산나트륨을, 제1액상정량펌프(1300)에 의해 증류수를 및 정량펌프(1400)에 의해 기능성물질을 원하는 양만큼 투입할 수 있어, 정확한 화학반응을 유도할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산부(2000)의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 분산부(2000)는, 제2교반기(2110), 레벨센서(2120), 및 튜브(2134)가 연결된 토출판(2130)을 포함하는 압력분산탱크(2100); 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크(2100)에 투입하는 제2액상정량펌프(2200); 상기 압력분산탱크(2100) 내의 압력 증가를 방지하는 압력개방밸브(2300); 상기 혼합탱크(1100)에 공기를 주입하는 에어컴프레서(2500); 상기 압력분산탱크(2100)의 압력을 기설정된 압력으로 유지해주는 압력조정밸브(2400); 및 상기 튜브(2134)의 유량을 제어하는 차단밸브(2600);를 포함하고, 상기 분산단계(S200)는, 상기 압력개방밸브(2300)를 개방하는 압력개방단계; 상기 제2교반기(2110)를 작동하고, 상기 제2액상정량펌프(2200)에 의해, 기설정된 양의 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크(2100)로 투입하고, 상기 레벨센서(2120)에 의해, 투입된 혼합액의 수위를 측정하는 혼합액투입단계; 상기 압력개방밸브(2300)를 차단하고, 상기 차단밸브(2600)를 개방하는 밸브제어단계; 상기 에어컴프레서(2500)를 작동하여, 상기 압력분산탱크(2100)에 압력을 가하고, 상기 압력조정밸브(2400)에 의해 기설정된 압력으로 유지되는 가압단계; 및 상기 가압단계에서 가해진 압력에 의해, 상기 혼합액이 상기 튜브(2134)를 통해 상기 비드생성부(3000)로 분산 이송되는, 혼합액이송단계;를 포함할 수 있다.

분산부(2000)는 제2교반기(2110), 레벨센서(2120), 토출판(2130)을 포함하는 압력분산탱크(2100), 제2액상정량펌프(2200), 압력개방밸브(2300), 압력조정밸브(2400), 에어컴프레서(2500), 및 차단밸브(2600)를 포함할 수 있다.

상기 압력분산탱크(2100)는 수용공간 및 튜브(2134)가 배치되는 튜브홀을 포함할 수 있다. 상기 튜브홀은 상기 압력분산탱크(2100)의 하단부에 위치하여, 상기 토출판(2130)에 연결된 튜브(2134)가 통과하는 홀에 해당한다. 상기 압력분산탱크(2100) 상측에는 상기 제2교반기(2110)의 모터가 배치될 수 있고, 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간에는 상기 제2교반기(2110)의 교반축 및 복수의 교반날개가 배치될 수 있다. 상기 교반날개는 상기 압력분산탱크(2100)의 하부에 위치할 수 있다.

상기 레벨센서(2120)는 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간 상단부에 복수개가 설치될 수 있다. 상기 복수의 레벨센서(2120) 각각의 길이는 서로 상이할 수 있어, 상기 압력분산탱크(2100)에 투입될 혼합액의 수위를 측정할 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1레벨센서(2121), 제2레벨센서(2122) 및 제3레벨센서(2123)의 길이는 서로 상이하여, 상기 제1레벨센서(2121)는 고수위, 상기 제2레벨센서(2122)는 중수위, 상기 제3레벨센서(2123)는 저수위를 측정할 수 있다.

도 4에 도시된 레벨센서(2120)의 길이 및 개수는 일 예일 뿐, 이에 한정하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레벨센서(2120)에 의해 상기 혼합액의 수위를 측정할 수 있으므로, 상기 비드생성부(3000)로 이송되는 혼합액의 양을 제어할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

상기 토출판(2130)에는 복수의 튜브(2134)가 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 토출판(2130)은 결합부(2131), 몸체부(2132), 튜브결합홀부(2133)를 포함할 수 있다.

상기 결합부(2131)는, 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간 하단과 결합될 수 있다. 상기 결합은 복수의 피스, 볼트 등의 체결에 의해 이루어질 수 있다.

상기 몸체부(2132)는 원형태에 해당할 수 있고, 상기 몸체부(2132)에는 상기 튜브결합홀부(2133)가 형성될 수 있다. 상기 튜브결합홀부(2133)는 복수의 홀에 해당할 수 있고, 상기 복수의 홀은 상기 몸체부(2132)의 원형태의 중심점을 중심하는 원을 따라 기설정된 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

각각의 홀에는 튜브(2134)가 연결될 수 있고, 상기 튜브(2134) 및 상기 튜브결합홀부(2133)는 수밀하게 연결되어 상기 혼합액이 상기 수용공간 외부로 흐르지 않을 수 있다.

상기 제2액상정량펌프(2200)는 혼합액이 담긴 혼합부(1000)의 혼합탱크(1100)에 연결되어 있고, 액체 형태의 혼합액을 기설정된 양만큼 이송할 수 있다.

상기 압력개방밸브(2300), 상기 압력조절밸브(2400) 및 상기 에어컴프레서(2500)는, 상기 압력분산탱크(2100)에 연결될 수 있고, 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간의 압력을 변화시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 압력분산탱크(2100)를 밀폐되어 상기 혼합액이 주입되는 경우에, 상기 압력분산탱크(2100)의 압력이 높아질 수 있다. 이에 따라서, 상기 압력개방밸브(2300)는 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간의 공기를 배출하여 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간에 압력을 낮출 수 있다. 상기 에어컴프레서(2500)는 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간에 공기를 주입하여 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간의 압력을 높일 수 있고, 상기 압력조절밸브(2400)는 상기 압력분산탱크(2100)의 압력을 기설정된 압력으로 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압력개방밸브(2300), 압력조절밸브(2400) 및 에어컴프레서(2500)에 의해서 압력분산탱크(2100)의 압력이 조절되고, 상기 압력분산탱크(2100)의 압력에 의해 토출되는 혼합물의 유량을 조정할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

상기 차단밸브(2600)는 상기 튜브결합홀부(2133)에 연결되어 있는 튜브(2134) 각각에 설치될 수 있고, 상기 튜브(2134)의 유량을 차단할 수 있다.

상기 분산부(2000)에 의해서, 상기 분산단계(S200)가 수행될 수 있고, 상기 분산단계(S200)는 압력개방단계, 혼합액투입단계, 밸브제어단계, 가압단계, 혼합액이송단계를 포함할 수 있다.

상기 압력개방단계에서는, 상기 압력개방밸브(2300)를 개방하여 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간의 공기를 배출하여 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간에 압력을 낮출 수 있다.

상기 압력개방단계에 의해서 낮아진 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간의 압력에 따라, 상기 혼합액투입단계가 수행될 수 있다.

상기 혼합액투입단계에서는, 상기 제2액상정량펌프(2200)가 작동하여 상기 혼합탱크(1100)로부터 상기 압력분산탱크(2100)에 기설정된 양의 혼합액을 투입할 수 있고, 상기 제2교반기(2110)가 작동되어 상기 혼합액이 교반될 수 있고, 상기 레벨센서(2120)에 의해서, 상기 압력분산탱크(2100)로 투입되는 상기 혼합액의 수위를 측정하여 투입되는 상기 혼합액의 양을 제어할 수 있다. 즉, 상기 레벨센서(2120)에 의해서 측정되는 상기 혼합액의 수위에 따라서, 상기 제2액상정량펌프(2200)가 제어될 수 있다.

상기 제2교반기(2110)는 후술할, 밸브제어단계, 가압단계 및 혼합액이송단계 동안에도 계속해서 작동될 수 있다.

상기 밸브제어단계는, 상기 혼합액투입단계에서 상기 기설정된 양의 혼합액이 투입되면 시행될 수 있다. 상기 밸브제어단계에서는 상기 압력개방밸브(2300)를 차단하여 상기 압력분산탱크(2100)의 수용공간에서 공기가 더 이상 빠져나가지 않게 하고, 복수의 튜브(2134) 각각에 설치된 차단밸브(2600)를 개방할 수 있다. 상기 복수의 튜브(2134) 각각에 설치된 차단밸브(2600)는 각각 제어되어 개별적으로 개방, 차단할 수 있다.

상기 가압단계는, 상기 에어컴프레서(2500) 및 상기 압력조정밸브(2400)에 의해 수행되고, 상기 압력분산탱크(2100)에 공기를 주입하여 압력을 가할 수 있고, 상기 압력분산탱크(2100) 내의 압력을 기설정된 압력으로 유지할 수 있다.

상기 가압단계에서 가해진 압력 및 상기 밸브제어단계에서 개방된 차단밸브(2600)에 따라, 상기 혼합액이송단계가 수행될 수 있다.

상기 혼합액이송단계에서는 상기 혼합액이 상기 압력분산탱크(2100)로부터 상기 비드생성부(3000)로 분산 이송될 수 있다. 구체적으로, 상기 압력분산탱크(2100)의 압력에 의해, 상기 혼합액은 상기 토출판(2130)에 연결된 복수의 튜브(2134)로 배출될 수 있고, 상기 복수의 튜브(2134)를 통해 상기 혼합액이 비드생성부(3000)로 이송될 수 있다.

상기 혼합액이송단계가 수행되는 동안, 상기 가압단계도 수행될 수 있다. 즉, 상기 혼합액이송단계에서 이송된 혼합액에 의해서, 상기 압력분산탱크(2100)의 압력은 낮아질 수 있어서, 상기 혼합액을 이송하기 위한 상기 압력분산탱크(2100) 내의 압력을 유지하기 위해서 상기 가압단계가 수행될 수 있다.

또한, 상기 혼합액이송단계에서는, 상기 레벨센서(2120)에 의해서, 상기 압력분산탱크(2100)에 남아 있는 혼합액의 양이 상기 레벨센서(2120)에 의해 측정될 수 있고, 측정된 수위에 따라 상기 에어컴프레서(2500)를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압력조정밸브(2400)가 압력분산탱크(2100) 내의 압력을 일정하게 유지하므로, 같은 양의 혼합액을 이송할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비드생성부(3000)의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 비드생성부(3000)는, 제3교반기(3110) 및 제2배출밸브(3120)를 포함하는 소성탱크(3100); 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크(3100)에 투입하는 제3액상정량펌프(3200); 및 상기 혼합액을 상기 소성탱크(3100)에 주입하는 토출니들(3300);을 포함할 수 있고, 상기 생성단계(S300)는, 상기 제3교반기(3110)를 작동하고, 상기 제3액상정량펌프(3200)에 의해, 기설정된 양의 상기 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크(3100)에 투입하는 화합물투입단계; 및 상기 투입된 혼합액이 상기 토출니들(3300)을 통해 상기 2가 양이온 화합물에 투입되어 알지네이트 비드가 생성되는 비드생성단계(S300);를 포함할 수 있고, 상기 복수의 튜브(2134)에는 복수의 토출니들(3300)이 연결되어 있고, 상기 토출니들(3300)의 내경의 크기는 1 이상의 종류를 포함할 수 있어, 상기 알지네이트 비드는 1 이상의 종류의 내경의 크기에 해당할 수 있다.

비드생성부(3000)는 제3교반기(3110), 제2배출밸브(3120)를 포함하는 소성탱크(3100), 제3액상정량펌프(3200), 토출니들(3300)을 포함할 수 있다.

상기 소성탱크(3100)는 수용공간 및 배출구를 포함할 수 있고, 상기 소성탱크(3100)의 상측에는 상기 제3교반기(3110)의 모터가 배치될 수 있고, 상기 소성탱크(3100)의 수용공간에는 상기 제3교반기(3110)의 교반축 및 교반날개가 배치될 수 있다. 상기 교반날개는 상기 소성탱크(3100)의 하부에 위치할 수 있다.

상기 제2배출밸브(3120)는 상기 소성탱크(3100) 하부에 배치될 수 있고, 상기 소성탱크(3100)의 수용공간에 담기는 2가 양이온 화합물 및 알지네이트 비드를 배출할 수 있다.

상기 제3액상정량펌프(3200)는 2가 양이온 화합물이 담긴 2가양이온화합물탱크에 연결되어 있고, 액체 형태의 2가 양이온 화합물을 기설정된 양만큼 이송할 수 있다.

상기 토출니들(3300)은 플라스틱니들, 테이퍼니들, 메탈니들 등에 상기 혼합물을 액적상태로 토출할 수 있는 니들에 해당하고, 복수 개가 포함될 수 있고, 상기 소성탱크(3100) 상단부에 설치될 수 있다.

상기 토출니들(3300)의 사양은 14G 내지 34G에 해당할 수 있어, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 토출니들(3300)은 1 이상의 종류의 내경을 포함할 수 있다. 즉, 상기 소성탱크(3100) 상단부에 설치되는 복수의 토출니들(3300)의 내경은 서로 상이할 수 있다.

도 5에 도시된 토출니들(3300)의 내경의 크기 및 종류는 일 예일 뿐, 이에 한정하지 않는다.

상기 비드생성부(3000)에 의해서, 상기 생성단계(S300)가 수행될 수 있고, 상기 생성단계(S300)는 배출개방단계, 화합물투입단계, 및 비드생성단계(S300)를 포함할 수 있다.

상기 배출개방단계는 상기 제2배출밸브(3120)를 개방하는 단계로, 상기 소성탱크(3100)에 상기 2가양이온화합물이 수용될 수 있는 압력 환경을 조성할 수 있다.

상기 화합물투입단계는 상기 제3액상정량펌프(3200)가 작동하여 상기 2가양이온화합물탱크로부터 상기 소성탱크(3100)에 기설정된 양의 2가 양이온 화합물을 투입할 수 있다.

상기 비드생성단계(S300)는 혼합액이송단계에서 상기 압력분산탱크(2100)로부터 이송된 상기 혼합액이 상기 토출니들(3300)을 통해 상기 소성탱크(3100)에 담긴 상기 2가 양이온 화합물에 투입될 수 있다. 즉, 상기 토출니들(3300)에서 액적상태로 혼합액이 떨어지고, 떨어진 혼합액은 상기 2가 양이온 화합물과 화학반응하여 비드 형태인 알지네이트 비드가 될 수 있다.

복수의 토출니들(3300)의 내경은 상술한 바와 같이 1 이상의 내경 크기를 포함할 수 있어, 상기 토출니들(3300)에서 액적 형태로 토출되는 혼합물은 1 이상의 크기를 형성할 수 있어, 상기 알지네이트 비드의 크기는 1 이상의 크기를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 토출니들(3300)은 1 이상의 내경 크기를 포함할 수 있으므로, 원하는 크기의 알지네이트 비드를 원하는 양만큼 생성할 수 있고, 한 번에 복수의 크기를 갖는 알지네이트 비드를 생성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 튜브(2134) 각각에 설치된 차단밸브(2600)는 각각 제어되어 개별적으로 개방, 차단할 수 있으므로, 원하는 내경의 크기를 가지고 있는 토출니들(3300)으로 혼합물을 이송하여, 원하는 크기의 알지네이트 비드만을 생성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판(2140)의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 토출판(2130)은 차단판(2140)을 더 포함할 수 있고, 상기 차단판(2140)은 상기 토출판(2130)의 튜브결합홀부(2133)를 차단할 수 있다.

도 6의 (A) 및 (B)는 토출판(2130)의 차단판(2140) 결합을 도시한 도면에 해당한다.

상기 차단판(2140)은 상기 토출판(2130)의 결합부(2131)에 슬라이딩으로 결합(도 6의 (A))될 수 있고, 상기 차단판(2140)이 결합부(2131)와 결합되면 수밀 상태를 유지하여 상기 혼합액이 상기 튜브(2134)에 의해 이송되지 않을 수 있다. 즉, 상기 차단판(2140)을 닫음(도 6의 (B))으로서, 상기 튜브결합홀부(2133)에 상기 혼합액이 주입되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차단판(2140)을 닫아 복수의 튜브결합홀부(2133)의 전체 이송을 차단할 수 있으므로, 차단밸브(2600) 각각을 닫지 않고 한 번에 이송을 제어할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1: 알지네이트 비드자동생성장치
1000: 혼합부
1100: 혼합탱크
1110: 제1교반기 1120: 히터
1130: 배출구
1200: 고상정량펌프 1300: 제1액상정량펌프
1400: 정량펌프
2000: 분산부
2100: 압력분산탱크
2110: 제2교반기 2120: 레벨센서
2121: 제1레벨센서 2122: 제2레벨센서
2123: 제3레벨센서
2130: 토출판
2131: 결합부 2132: 몸체부
2133: 튜브결합홀부 2134: 튜브
2140: 차단판
2200: 제2액상정량펌프 2300: 압력개방밸브
2400: 압력조정밸프 2500: 에어컴프레서
2600: 차단밸브
3000: 비드생성부
3100: 소성탱크
3110: 제3교반기 3120: 제2배출밸브
3200: 제3액상정량펌프 3300: 토출니들
4000: 배출부
4100: 배출탱크 4200: 타공판
4300: 제3배출밸브

Claims

혼합부, 분산부, 및 비드생성부를 포함하는 알지네이트 비드자동생성장치를 이용한 알지네이트 비드 대량 생산 방법으로서,
상기 혼합부의 혼합탱크에서 알긴산나트륨 및 증류수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합단계;
상기 혼합액이 상기 분산부의 압력분산탱크로 주입되고, 상기 분산부의 복수의 튜브가 연결된 토출판을 통해 상기 혼합액이 상기 비드생성부로 분산 이송되는 분산단계;
상기 분산단계에서 분산 이송된 혼합액은 상기 비드생성부의 복수의 토출니들을 통해 액적 상태로 토출되고, 상기 비드생성부의 소성탱크에서 토출된 혼합액 및 2가 양이온 화합물에 의해 알지네이트 비드가 생성되는 생성단계;
상기 혼합부는,
제1교반기 및 히터를 포함하는 혼합탱크; 알긴산나트륨을 상기 혼합탱크에 투입하는 고상정량펌프; 및 증류수를 상기 혼합탱크에 투입하는 제1액상정량펌프;를 포함하고,
상기 분산부는,
제2교반기, 레벨센서, 및 튜브가 연결된 토출판을 포함하는 압력분산탱크; 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크에 투입하는 제2액상정량펌프; 상기 압력분산탱크 내의 압력 증가를 방지하는 압력개방밸브; 상기 혼합탱크에 공기를 주입하는 에어컴프레서; 상기 압력분산탱크의 압력을 기설정된 압력으로 유지해주는 압력조정밸브; 및 상기 튜브의 유량을 제어하는 차단밸브;를 포함하고,
상기 비드생성부는,
제3교반기 및 배출밸브를 포함하는 소성탱크; 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크에 투입하는 제3액상정량펌프; 및 상기 혼합액을 상기 소성탱크에 주입하는 토출니들;을 포함하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합단계는,
상기 제1액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 증류수를 상기 혼합탱크에 투입하는 증류수투입단계;
상기 제1교반기를 작동하고, 상기 히터에 의해, 상기 증류수가 설정온도까지 가열되는 교반가열단계;
상기 고상정량펌프에 의해, 상기 설정온도까지 가열된 증류수에 기설정된 양의 상기 알긴산나트륨을 투입하는 알긴산투입단계; 및
상기 제1교반기에 의해, 투입된 증류수 및 알긴산나트륨이 혼합되어 혼합액을 형성하는 혼합액형성단계;를 포함하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 분산단계는,
상기 압력개방밸브를 개방하는 압력개방단계;
상기 제2교반기를 작동하고, 상기 제2액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 혼합액을 상기 압력분산탱크로 투입하고, 상기 레벨센서에 의해, 투입된 혼합액의 수위를 측정하는 혼합액투입단계;
상기 압력개방밸브를 차단하고, 상기 차단밸브를 개방하는 밸브제어단계;
상기 에어컴프레서를 작동하여, 상기 압력분산탱크에 압력을 가하고, 상기 압력조정밸브에 의해 기설정된 압력으로 유지되는 가압단계; 및
상기 가압단계에서 가해진 압력에 의해, 상기 혼합액이 상기 튜브를 통해 상기 비드생성부로 분산 이송되는, 혼합액이송단계;를 포함하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 생성단계는,
상기 제3교반기를 작동하고, 상기 제3액상정량펌프에 의해, 기설정된 양의 상기 2가 양이온 화합물을 상기 소성탱크에 투입하는 화합물투입단계; 및
상기 투입된 혼합액이 상기 토출니들을 통해 상기 2가 양이온 화합물에 투입되어 알지네이트 비드가 생성되는 비드생성단계;를 포함하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합단계는 기능성물질주입단계를 포함하고,
상기 기능성물질주입단계는,
상기 혼합탱크에 상기 알지네이트 비드 생산 목적에 따른 기능성물질을 투입하여 상기 혼합액에 혼합하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 튜브에는 복수의 토출니들이 연결되어 있고,
상기 토출니들의 내경의 크기는 1 이상의 종류를 포함할 수 있어, 상기 알지네이트 비드는 1 이상의 종류의 내경의 크기에 해당하는, 알지네이트 비드 대량 생산 방법.