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1. (WO2019066385) FLOCONS D'ALCOOL DE SUCRE ANHYDRE ET LEUR PROCÉDÉ DE FABRICATION
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

6  

과제 해결 수단

7   8  

발명의 효과

9  

발명의 실시를 위한 형태

10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72  

청구범위

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명세서

발명의 명칭 : 무수당 알코올 박편 및 그 제조 방법

기술분야

[1]
본 발명은 무수당 알코올 박편 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 제품 보관 시에 발생하는 뭉침(Caking) 현상을 방지 내지 개선할 수 있는 특정 형태의 무수당 알코올 박편(Flake) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

배경기술

[2]
수소화 당(“당 알코올”이라고도 함)은 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미하는 것으로, 일반적으로 HOCH 2(CHOH)nCH 2OH (여기서, n은 2 내지 5의 정수)의 화학식을 가지며, 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다. 그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다.
[3]
무수당 알코올은 분자 내 하이드록시기가 두 개인 디올(diol) 형태를 가지며, 전분에서 유래하는 헥시톨을 활용하여 제조할 수 있다(예컨대, 한국등록특허 제10-1079518호, 한국공개특허공보 제10-2012-0066904호). 무수당 알코올은 재생 가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이라는 점에서 오래 전부터 많은 관심과 함께 그 제조방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 무수당 알코올 중에서 솔비톨로부터 제조된 이소소르비드가 현재 산업적 응용범위가 가장 넓다.
[4]
무수당 알코올의 용도는 심장 및 혈관 질환 치료, 패치의 접착제, 구강 청정제 등의 약제, 화장품 산업에서 조성물의 용매, 식품산업에서는 유화제 등 매우 다양하다. 또한, 폴리에스테르, PET, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 수지 등 고분자 물질의 유리전이온도를 올릴 수 있고, 이들 물질의 강도 개선효과가 있으며, 천연물 유래의 친환경소재이기 때문에 바이오 플라스틱 등 플라스틱 산업에서도 매우 유용하다. 또한, 접착제, 친환경 가소제, 생분해성 고분자, 수용성 락카의 친환경 용매로도 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다.
[5]
무수당 알코올 제품 형태 중 종래의 분체 형태 및 펠릿 형태(예컨대, 한국공개특허 10-2013-0121825호)의 제품은 보관시 외력에 의한 압축 또는 외기의 고온 상태에서의 보관 중에 용융 후 냉각으로 인한 뭉침(Caking) 현상을 일으킬 수 있고, 이는 제품 사용시 뭉쳐진 제품을 깨기 위한 별도의 추가 공정 내지 시간을 발생시킬 뿐만 아니라, 그러한 추가 작업시 작업자의 노동 및 안전에 대한 우려로 인하여 작업 효율을 저하시킬 수 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[6]
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 제품 보관 시에 발생하는 뭉침 현상을 방지 내지 개선할 수 있어 작업 효율을 높이고 공정 비용을 감소시킬 수 있는 형태의 무수당 알코올 박편 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

과제 해결 수단

[7]
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 무수당 알코올 박편들의 집합체로서, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 무수당 알코올의 박편 제품(flake product)을 제공한다.
[8]
본 발명의 다른 측면에 따르면, (1) 무수당 알코올 용융액을 박편 형성기(Flaker)의 냉각판에 연속적으로 공급하는 단계; (2) 냉각판을 이동시키면서, 냉각판 내에서 무수당 알코올 용융액을 판상으로 냉각시키는 단계; (3) 냉각판의 배출구에 설치된 블레이드를 이용하여 냉각된 판상 무수당 알코올을 냉각판으로부터 분리시키는 단계; 및 (4) 분리된 판상 무수당 알코올을 분쇄기에 통과시켜 복수의 무수당 알코올 박편들을 수득하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는, 무수당 알코올의 박편 제품의 제조 방법이 제공된다.

발명의 효과

[9]
본 발명에 따른 무수당 알코올의 박편 제품은 기존의 분체 형태 및 펠릿 형태의 무수당 알코올 제품에 비하여 겉보기 비중이 낮아 제품 보관시 외력에 의한 압축 또는 외기의 고온 상태에서의 보관 중에 용융 후 냉각으로 인한 뭉침 현상을 줄이거나 없앨 수 있고, 이를 통해, 제품 사용시 공정 투입 시간 단축이 가능하며, 뭉쳐진 제품을 깨기 위한 별도의 추가 공정 내지 시간을 줄이거나 없앨 수 있으며, 그러한 추가 작업시 작업자의 노동 및 안전에 대한 우려가 적거나 없어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

발명의 실시를 위한 형태

[10]
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[11]
본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은, 무수당 알코올 박편들의 집합체로서, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
[12]
일 구체예에서, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께는 0.5 mm 이상, 0.6 mm 이상, 0.7 mm 이상 또는 0.8 mm 이상일 수 있고, 또한 4.5 mm 이하, 4.4 mm 이하, 4.3 mm 이하, 4.2 mm 이하 4.1 mm 이하 또는 4.0 mm 이하일 수 있다.
[13]
일 구체예에서, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상, 91 중량% 이상, 92 중량% 이상, 93 중량% 이상, 94 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 96 중량% 이상이, 또한 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 98 중량% 이하 또는 97 중량% 이하가, 5 mm 이상의 장축 길이를 가질 수 있다. 무수당 알코올 박편의 장축 길이의 상한은 구체적인 설비에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대, 10 mm 이하 또는 8 mm 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[14]
일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품의 겉보기 비중(ton/m 3)은 0.8 이하, 0.75 이하, 0.7 이하, 0.65 이하, 0.6 이하 또는 0.55 이하일 수 있고, 또한 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상 또는 0.45 이상일 수 있다. 본 명세서에서 “겉보기 비중”이란 부피 1 m 3의 포장재에 채워지는 무수당 알코올 박편의 중량 (즉, 무수당 알코올 박편 중량 (ton / 1 m 3)을 의미한다.
[15]
일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은, 외력을 가함에 따른 겉보기 비중의 증가량(즉, 외력을 가한 후 겉보기 비중 - 외력을 가하기 전 겉보기 비중)이 0.2 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.18 이하, 0.16 이하, 0.15 이하, 0.12 이하 또는 0.1 이하일 수 있다. 외력을 가함에 따른 겉보기 비중의 증가량의 하한은 0일 수도 있고, 0.01 또는 0.05일 수도 있으나, 특별한 제한은 없다. 본 명세서에서 “외력을 가함”이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로 일평균 기온 21℃ 내지 26℃의 옥외에서 100 일간 보관하는 것을 의미한다.
[16]
일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은, 외력을 가함에 따른 정체성(또는 배출 시간)의 증가량(즉, 외력을 가한 후 정체성 - 외력을 가하기 전 정체성)이 5분 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 4분 이하, 3분 이하, 2분 이하 또는 1분 이하일 수 있다. 외력을 가함에 따른 정체성의 증가량의 하한은 0일 수도 있고, 10초 또는 20초일 수도 있으나, 특별한 제한은 없다. 본 명세서에서 “정체성(또는 배출 시간)”이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg이 들어있는 포장재의 하부에 직경 20cm의 원형 배출 구멍을 뚫은 후에 배출 구멍을 60도의 각도로 기울였을 때, 무수당 알코올의 박편 제품이 모두 배출되는데 걸리는 시간을 의미한다.
[17]
일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은, 외력을 가한 후 뭉침(caking) 정도가 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하 또는 20% 이하일 수 있다. 외력을 가한 후 뭉침 정도의 하한은 0%일 수도 있고, 1% 또는 2%일 수도 있으나, 특별한 제한은 없다. 본 명세서에서 “뭉침 정도”란, 외력이 가해진 후 포장된 무수당 알코올의 박편 제품을 50mm x 50mm의 체(sieve)로 걸러서 체를 통과되지 못하고 체에 남겨진 무수당 알코올의 박편 제품의 중량 비율(즉, [체에 남겨진 무수당 알코올 박편의 무게(kg) / 포장된 무수당 알코올 박편의 총 무게(kg)]*100%)을 의미한다.
[18]
본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은, 수소화 당을 탈수 반응시켜 무수당 알코올로 전환시키는 공정 및 그 결과물을 증류하는 공정 후(또는 증류 공정 이후, 결정화, 탈색, 이온교환수지 처리 및 농축 공정 중에서 선택된 적어도 하나의 정제 공정 후), 무수당 알코올 용융액을 박편 형성기(Flaker)에 투입하여 박편(Flake) 형태로 수득함으로써 제조될 수 있다. 일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품의 순도는 95~99.9 중량%, UV 투과도(275nm)는 85~99%, 수분 함량은 0.1~5 중량%, 비중은 1.1~1.4(또는 1.2~1.3) g/cm 3일 수 있다.
[19]
따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (1) 무수당 알코올 용융액을 박편 형성기의 냉각판에 연속적으로 공급하는 단계; (2) 냉각판을 이동시키면서, 냉각판 내에서 무수당 알코올 용융액을 판상으로 냉각시키는 단계; (3) 냉각판의 배출구에 설치된 블레이드를 이용하여 냉각된 판상 무수당 알코올을 냉각판으로부터 분리시키는 단계; 및 (4) 분리된 판상 무수당 알코올을 분쇄기에 통과시켜 복수의 무수당 알코올 박편들을 수득하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는, 무수당 알코올의 박편 제품의 제조 방법이 제공된다.
[20]
상기 박편 형성기는 원판형 플레이커(Flaker), 드럼형 플레이커 또는 벨트형 플레이커일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
[21]
일 구체예에 따르면, 본 발명의 무수당 알코올의 박편 제품은 다음과 같이 하여 제조될 수 있다:
[22]
i) 무수당 알코올의 제조 공정을 통해 제조된 무수당 알코올(예: 이소소르비드) 농축액 또는 용융액을 일정한 사이즈의 노즐을 통해 냉각판으로 연속적으로 공급한다. 이때, 냉각판으로 공급되는 무수당 알코올 용융액의 온도는 60 내지 90℃일 수 있다. 무수당 알코올 용융액의 온도가 60℃ 미만일 경우, 공급 노즐의 막힘이 생길 수 있으며, 90℃ 이상일 경우, 박편 형성기의 냉각판에서 충분히 냉각되지 않아 균일한 두께의 판상 무수당 알코올을 얻기 어렵다. 냉각판으로 공급되는 무수당 알코올 용융액의 유량은 50 내지 150kg/hr(보다 구체적으로는 60 내지 150kg/hr, 보다 더 구체적으로는 80 내지 150kg/hr)으로 조절될 수 있다.
[23]
ii) 균일한 크기의 무수당 알코올 박편을 만들기 위해 냉각판(원판형, 드럼형 또는 벨트형)의 회전 속도는 1 내지 2 rpm으로 조절할 수 있다. 냉각판의 온도는 1 내지 25℃(보다 구체적으로는 5 내지 20℃, 보다 더 구체적으로는 5 내지 15℃)로 조절될 수 있다.
[24]
iii) 박편 형성기의 냉각판의 배출구에 설치된 블레이드를 통해 냉각된 판상 무수당 알코올을 냉각판으로부터 분리할 수 있다.
[25]
iv) 이어서 분쇄기를 이용하여 냉각판으로부터 분리된 판상 무수당 알코올을 분쇄할 수 있다. 이때 분쇄기의 회전 속도는 100 내지 300rpm으로 조절될 수 있다. 분쇄기의 회전 속도를 상기 범위로 조절함으로써, 장축 길이가 5 mm 이상인 무수당 알코올 박편을, 무수당 알코올 박편의 총 중량 기준으로 90 중량% 이상으로 수득할 수 있다.
[26]
일 구체예에서, 상기 무수당 알코올의 제조 공정은 이하 기술된 것과 같을 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
[27]
본 발명의 무수당 알코올은 (1) 수소화 당을 탈수반응시켜 무수당 알코올로 전환시키는 단계; (2) 상기 (1)단계의 반응 결과액을 증류하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 결과 증류물(distillate)을 결정화하는 단계; (4) 상기 (3)단계의 결과 결정화물(crystallite)을 탈색처리하는 단계; (5) 상기 (4)단계의 결과물을 양이온성 이온교환수지로 처리하는 단계; 및 (6) 상기 (5)단계의 결과물을 음이온성 이온교환수지로 처리하는 단계; 및 (7) 상기 (6)단계의 결과물을 농축하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
[28]
상기 수소화 당(hydrogenated sugar)은 일반적으로 당 알코올(sugar alcohol)로도 불리우며, 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미한다. 수소화 당은 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다. 그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다. 수소화 당으로는 헥시톨이 바람직하게 사용되고, 보다 바람직하게는 소르비톨, 만니톨, 이디톨 및 이들의 혼합물로부터 선택된 수소화 당이 사용되며, 보다 더 바람직하게는 전분에서 유래하는 글루코오스에 수첨 반응을 통해 쉽게 제조될 수 있는 소르비톨이 사용된다.
[29]
상기 (1)단계에서 수소화 당은 탈수 반응에 의하여 무수당 알코올로 전환된다. 수소화 당을 탈수시켜 무수당 알코올로 전환하는 데에는 산 촉매가 사용되는 것이 바람직하다. 일 구체예에 따르면, 상기 산 촉매로서 황산, 질산, 염산, p-톨루엔 설폰산, 인산 등의 단일 산 촉매를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 황산을 사용할 수 있다. 다른 구체예에 따르면, 상기 산 촉매로서 제1산 및 제2산의 혼합산을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 제1산으로 황산, 제2산으로 p-톨루엔 설폰산, 메탄 설폰산, 에탄 설폰산, 벤젠 설폰산, 나프탈렌 설폰산 및 황산 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 황-함유 산 물질을 사용할 수 있다. 혼합산을 사용하는 경우, 제1산 : 제2산의 비율은 중량비로 1 : 9 내지 7 : 3 인 것이 바람직하다. 이 비율이 1 : 9 미만이면(즉, 제1산의 양이 상대적으로 지나치게 적으면) 무수당 알코올 생성율이 저하될 수 있고, 7 : 3을 초과하면(즉, 제1산의 양이 상대적으로 지나치게 많으면) 당류 고분자의 생성이 많아질 수 있다. 산 촉매의 사용량은 수소화 당(예컨대, 헥시톨) 100 중량부당 0.5 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 산 촉매의 양이 수소화 당 100 중량부당 0.5 중량부 미만이면 무수당 알코올로의 전환 시간이 너무 길어질 수 있고, 10중량부를 초과하면 당류 고분자의 생성이 많아지고 전환율이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
[30]
수소화 당의 무수당 알코올로의 전환 단계는 산 촉매의 존재 하에 105 ~ 190℃의 온도 조건 및 1 내지 100 mmHg의 압력 조건에서 1 ~ 10시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 수소화 당의 탈수 반응시 산 촉매를 사용하는 경우, 반응 결과액은 중화되는 것이 바람직하다. 중화는 탈수 반응 완료후 반응 결과액 온도를 낮추고(예컨대, 100℃ 이하) 수산화나트륨과 같은 공지의 알칼리를 첨가하는 것에 의해 수행될 수 있다. 중화된 반응 결과액의 pH는 6~8인 것이 바람직하다. 바람직한 일 구체예에 따르면, 수소화 당의 무수당 알코올로의 전환 단계 결과액은 증류 단계에 투입하기 전에 전처리될 수 있다. 이 전처리는 전환 단계 결과액 내에 잔류하는 수분 및 비점이 낮은 물질을 제거하기 위한 것으로, 통상 90℃~110℃의 온도 및 10 mmHg~100 mmHg의 압력조건 하에서 전환 단계 결과액을 30분 이상(예컨대, 30분~4시간) 교반하는 것에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[31]
상기 전환 반응의 결과물인 무수당 알코올로서 바람직하게는 헥시톨의 탈수물인 디언하이드로헥시톨이 얻어지며, 보다 바람직하게는 이소소르비드(1,4-3,6-디언하이드로소르비톨), 이소만니드(1,4-3,6-디언하이드로만니톨), 이소이디드(1,4-3,6-디언하이드로이디톨) 및 이들의 혼합물로부터 선택된 무수당 알코올이 얻어진다. 그 중에서 이소소르비드는 산업적, 의약적 활용도가 특히 높다.
[32]
상기 (2)단계의 증류는 바람직하게는 100~250℃, 더 바람직하게는 100~200℃, 더욱 더 바람직하게는 110~170℃의 온도 조건 및 바람직하게는 10 mmHg 이하(예컨대, 0.0001~10 mmHg, 보다 구체적으로는 0.0001~8 mmHg), 더 바람직하게는 5 mmHg 이하(예컨대, 0.001~5 mmHg), 더욱 더 바람직하게는 1 mmHg 이하(예컨대, 0.01~1 mmHg, 보다 구체적으로는 0.01~0.8 mmHg)의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다. 증류 온도가 100℃ 미만이면 무수당 알코올의 증류가 잘 이루어지지 않으며, 250℃를 초과하면 무수당 알코올의 순도가 저하되고, 색상이 진해져서 탈색이 곤란하게 된다. 증류 압력이 10 mmHg 보다 높으면 무수당 알코올을 증류해 내기 위해서는 증류 온도를 높여야만 하고, 그럴 경우 상기한 바와 같은 문제점이 발생할 수 있다. 반면 증류 압력을 낮추기 위해서는 고진공 장치 비용이 추가로 소요되며, 증류 순도도 낮아지므로 지나치게 낮은 증류 압력은 바람직하지 않다. 증류는 필요에 따라서 2회 이상의 단계를 거쳐 실시할 수 있다. 증류의 방법 및 장치에는 특별한 제한이 없으며, 당 분야에 알려진 공지의 방법 및 장치를 그대로 또는 적절히 변형하여 활용할 수 있다. 예컨대, 일반적인 컨덴서 타입 증류기 또는 증류탑 증류기를 사용할 수도 있고, 박막 증류기를 활용하여 실시할 수도 있다.
[33]
상기 (3)단계의 결정화의 방법 및 장치에는 특별한 제한이 없으며, 당 분야에 오래 전부터 알려져 온 결정화 방법 및 장치를 그대로 또는 적절히 변형하여 활용할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 무수당 알코올을 물, 에틸아세테이트, 아세톤, 톨루엔, 벤젠, 자일렌, 알코올 등의 용매에 필요에 따라 승온 하에 용해시킨 후, 용액의 온도를 낮추어 무수당 알코올 결정을 석출시키는 방법을 사용할 수도 있고, 다르게는 용매를 사용하지 않는 용융 결정화 방법을 사용할 수도 있다. 용매를 사용한 결정화에 있어서 용매의 종류, 사용량 및 승온/냉각 온도 등은 처리량 및 구체적인 설비 조건에 따라 적절히 결정할 수 있으며, 용융 결정화시 온도 조건 역시 적절히 결정할 수 있다. 일 구체예에 따르면, 용매로서 아세톤을 사용하고, 용매와 무수당 알코올 증류액의 중량비율을 10 : 1 내지 1 : 1로 하여 혼합한 뒤, 용액의 온도를 30℃ 이상으로 올린 후 0℃까지 냉각하여 무수당 알코올 결정을 석출시키고, 이를 모액과 분리하여 결정화물(crystallite)을 얻는다.
[34]
상기 (4)단계의 탈색처리는 바람직하게는 얻어진 무수당 알코올의 결정화물을 물(예컨대, 증류수)에 녹인 수용액을 활성탄과 접촉시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 이 때 활성탄의 평균 입도로는 0.25 내지 1.0mm가 바람직하고, 0.25 내지 0.70mm가 보다 바람직하다. 활성탄 입자가 너무 작아 그 평균 입도가 0.25mm 미만이면 컬럼상에서 탈색을 진행할 경우 통액속도가 크게 저하되고, 또한 컬럼 내 압력이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 반대로 활성탄 입자가 너무 커서 그 평균 입도가 1.0mm를 초과하면 결과물인 무수당 알코올의 이온함량 및 전도도가 높아지고, 색도가 높아지는 문제가 있을 수 있다.
[35]
무수당 알코올 수용액과 활성탄의 접촉 방식에는 특별한 제한이 없다. 예컨대 활성탄으로 충전된 컬럼에 무수당 알코올 수용액을 통과시키는 방식으로 수행될 수도 있고, 다르게는 무수당 알코올 수용액과 활성탄을 반응기에 투입하고 일정 시간동안 교반하여 혼합하는 방식으로 수행될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 활성탄으로 충전된 컬럼에 무수당 알코올 수용액을 통과시키는 방식으로 탈색 처리가 진행된다.
[36]
상기 활성탄으로는 목재, 야자 등의 식물계 원료나 갈탄, 유연탄, 역청탄, 무연탄 등의 광물계 원료를 활성화하여 얻어진 활성탄 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 활성탄 입자의 형태에는 특별한 제한이 없으며, 미세 입자상(예컨대, 평균입도 0.25~0.75mm), 입자상(예컨대, 평균입도 0.75mm 이상), 분말상(예컨대, 평균입도 0.25mm 이하) 등의 형태를 사용하는 것이 가능하다. 일 구체예에 따르면, 미세입자상의 활성탄이 사용된다. 활성탄의 효율을 높이기 위해서 세척 등의 전처리를 한 활성탄을 사용할 수도 있다.
[37]
상기 (5)단계의 양이온성 이온교환수지 처리는, 탈색된 결과액과 양이온성 이온교환수지를 접촉시키는 것에 의해 이루어질 수 있으며, 이는 양이온성 이온교환수지로 충전된 컬럼에 탈색 결과액을 통과시키는 방식으로 수행될 수 있다. 양이온성 이온교환수지로는 강양이온성 이온교환수지(예컨대, TRILITE-SCR-B), 약양이온성 이온교환수지(예컨대, DIAION WK11)가 모두 사용가능하며, 바람직하게는 강양이온성 이온교환수지를 사용한다. 강양이온성 이온교환수지로는 H형(H form) 강양이온성 이온교환수지(예컨대, TRILITE-SCR-BH) 및 Na 형(Na form) 강양이온성 이온교환수지(예컨대, TRILITE-SCR-B )로부터 선택된 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
[38]
상기 (6)단계의 음이온성 이온교환수지 처리는, 음이온성 이온교환수지로 충전된 컬럼에 (5)단계의 결과액을 통과시키는 방식으로 수행될 수 있다. 음이온성 이온교환수지로는 강음이온성 이온교환수지(예컨대, TRILITE AMP24), 약음이온성 이온교환수지(예컨대, DIAION WA10)가 모두 사용가능하며, 바람직하게는 강음이온성 이온교환수지를 사용한다. 강음이온성 이온교환수지로는 Cl형(Cl form) 강음이온성 이온교환수지(예컨대, TRILITE AMP24)가 바람직하게 사용될 수 있다.
[39]
상기 (7)단계의 농축 공정의 처리는 (6)단계의 결과액을 농축 설비를 이용하여 진공 조건에서 가열하는 방식으로 수행될 수 있다. 더 바람직하게는 60~120℃, 더욱 더 바람직하게는 65~90℃의 온도 조건 및 바람직하게는 -800 mbar 이상 더 바람직하게는 -950 mbar 이상, 더욱 더 바람직하게는 -975 mbar 이상의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다. 농축 온도가 60℃ 미만이면 무수당 알코올의 농축시 결정이 발생할 수 있으며, 120℃를 초과하면 무수당 알코올의 순도가 저하되고, 색상이 진해져서 양질의 제품을 얻을 수 없다. 농축 압력이 -800 mbar 보다 낮으면 수분 함량 0.1~5 중량%을 얻을 수 없다.
[40]
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[41]
[실시예]
[42]
제조예 1: 이소소르비드 박편(Flake) 제조
[43]
원판형 플레이커를 사용하여 이소소르비드 박편을 제조하였다. 우선 이소소르비드 용융액(용융액의 온도: 60 내지 90℃)을 50 내지 150kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급하였다. 이후 원판형 냉각판을 1 내지 2 rpm의 회전 속도로 회전시켰으며, 이때 원판형 냉각판의 온도를 1 내지 25℃로 유지하였다. 상기 원판형 냉각판이 회전하는 동안, 이소소르비드 용융액은 원판형 냉각판 내에서 냉각되었으며, 원판형 냉각판의 배출 위치에 설치된 블레이드를 통해 냉각된 판상형 이소소르비드가 분리되었다. 이어서 분리된 판상형 이소소르비드가 분쇄기를 지나면서 일정한 크기의 이소소르비드 박편으로 분쇄되었다. 이때 분쇄기는 100 내지 300rpm의 회전 속도로 회전하면서 분리된 판상형 무수당 알코올을 분쇄하였다.
[44]
실시예 1: 평균 두께가 0.8 mm인 이소소르비드 박편의 제조
[45]
제조예 1에서와 동일한 방법으로 이소소르비드 박편을 제조하였다. 이때 이소소르비드 용융액은 80kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급되었고, 원판형 냉각판의 회전 속도는 2 rpm으로 유지하였으며, 원판형 냉각판의 온도는 15℃로 유지하였고, 분쇄기 칼날을 100rpm으로 회전시켜 이소소르비드 박편을 제조하였다. 제조된 이소소르비드 박편의 평균 두께는 0.8 mm이었으며, 제조된 이소소르비드 박편 중 장축 길이가 5 mm 이상인 이소소르비드 박편은 전체 이소소르비드 박편의 91 중량%이었다.
[46]
제조된 이소소르비드 박편 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[47]
실시예 2: 평균 두께가 2.5 mm인 이소소르비드 박편의 제조
[48]
제조예 1에서와 동일한 방법으로 이소소르비드 박편을 제조하였다. 이때 이소소르비드 용융액은 120kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급되었고, 원판형 냉각판의 회전 속도는 1 rpm으로 유지하였으며, 원판형 냉각판의 온도는 10℃로 유지하였고, 분쇄기 칼날을 100rpm으로 회전시켜 이소소르비드 박편을 제조하였다. 제조된 이소소르비드 박편의 평균 두께는 2.5 mm이었으며, 제조된 이소소르비드 박편 중 장축 길이가 5 mm 이상인 이소소르비드 박편은 전체 이소소르비드 박편의 94 중량%이었다.
[49]
제조된 이소소르비드 박편 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[50]
실시예 3: 평균 두께가 4 mm인 이소소르비드 박편의 제조
[51]
제조예 1에서와 동일한 방법으로 이소소르비드 박편을 제조하였다. 이때 이소소르비드 용융액은 150kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급되었고, 원판형 냉각판의 회전 속도는 1 rpm으로 유지하였으며, 원판형 냉각판의 온도는 7℃로 유지하였고, 분쇄기 칼날을 100rpm으로 회전시켜 이소소르비드 박편을 제조하였다. 제조된 이소소르비드 박편의 평균 두께는 4 mm이었으며, 제조된 이소소르비드 박편 중 장축 길이가 5 mm 이상인 이소소르비드 박편은 전체 이소소르비드 박편의 96 중량%이었다.
[52]
제조된 이소소르비드 박편 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[53]
비교예 1: 평균 두께가 0.4 mm인 이소소르비드 박편의 제조
[54]
제조예 1에서와 동일한 방법으로 이소소르비드 박편을 제조하였다. 이때 이소소르비드 용융액은 40kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급되었고, 원판형 냉각판의 회전 속도는 2 rpm으로 유지하였으며, 원판형 냉각판의 온도는 29℃로 유지하였고, 분쇄기 칼날을 100rpm으로 회전시켜 이소소르비드 박편을 제조하였다. 제조된 이소소르비드 박편의 평균 두께는 0.4 mm이었으며, 제조된 이소소르비드 박편 중 장축 길이가 5 mm 이상인 이소소르비드 박편은 전체 이소소르비드 박편의 90 중량%이었다.
[55]
제조된 이소소르비드 박편 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[56]
비교예 2: 이소소르비드 결정 분체
[57]
평균 두께가 0.5mm 미만이고, 장축 길이가 5 mm 이상인 분체가 전체 1 중량% 미만인 이소소르비드 결정 분체 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[58]
비교예 3: 평균 두께가 1 mm인 이소소르비드 박편의 제조
[59]
제조예 1에서와 동일한 방법으로 이소소르비드 박편을 제조하였다. 이때 이소소르비드 용융액은 90kg/hr의 공급 유량으로 원판형 냉각판에 공급되었고, 원판형 냉각판의 회전 속도는 2rpm으로 유지하였으며, 원판형 냉각판의 온도는 15℃로 유지하였고, 분쇄기 칼날을 500rpm으로 회전시켜 이소소르비드 박편을 제조하였다. 제조된 이소소르비드 박편의 평균 두께는 1 mm이었으며, 제조된 이소소르비드 박편 중 장축 길이가 5 mm 이상인 이소소르비드 박편은 전체 이소소르비드 박편의 60 중량%이었다.
[60]
제조된 이소소르비드 박편 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로, 일평균 기온 21℃ 내지 26℃(최저 12℃, 최고 40℃)의 옥외에서 100 일간 보관하였다. 그 후 포장된 이소소르비드 박편의 겉보기 비중, 포장 개봉 시의 정체성 및 뭉침(Caking) 정도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[61]
[표 1]
[62]
[63]
[물성 측정 방법]
[64]
1. 겉보기 비중: 부피 1 m 3의 포장재에 채워지는 이소소르비드 박편의 중량(이소소르비드 박편 중량 (Ton) / 1 m 3)을 측정하였다.
[65]
2. 정체성: 이소소르비드 박편 500kg이 들어있는 포장재의 하부에 직경 20cm의 원형 배출 구멍을 뚫은 후에 배출 구멍을 60도의 각도로 기울였을 때, 이소소르비드 박편이 모두 배출되는데 걸리는 시간을 측정하였다.
[66]
3. 뭉침(caking): 외력이 가해진 후 포장된 이소소르비드 박편을 50mm x 50mm의 체(sieve)로 걸러서 체를 통과되지 못하고 체에 남겨진 이소소르비드 박편의 중량 비율([체에 남겨진 이소소르비드 박편의 무게(kg) / 포장된 이소소르비드 박편 총 무게(kg)]*100%)이다.
[67]
4. 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 함량: 이소소르비드 박편 제조 공정 시, 분쇄기 통과 후의 이소소르비드 박편을 무작위로 100g 샘플링하여 모눈 종이(5mm x 5mm)에 펼쳐 육안 검사 후 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 평균 중량%를 측정하였다. 제조된 이소소르비드 박편 500kg 당 총 10회의 샘플링 측정을 실시한 후, 그 평균값을 표 1에 기재하였다.
[68]
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우(즉, 이소소르비드 박편의 평균 두께가 0.5 내지 4 mm이면서, 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 함량이 90 중량% 이상인 경우), 외력 전후의 겉보기 비중의 증가량이 0.2 이하였고, 외력 후에도 완전 배출되었으며, 외력 후 뭉침 정도가 20% 이하였다.
[69]
그러나 비교예 1의 경우(즉, 이소소르비드 박편의 평균 두께가 0.5 mm 미만이면서, 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 함량이 90 중량% 이상인 경우), 외력 전후의 겉보기 비중의 증가량이 0.26이었고, 외력 후의 정체성은 측정 불가(배출 불가)이었으며, 외력 후 뭉침 정도가 64%이었다.
[70]
또한 비교예 2의 경우(즉, 이소소르비드 박편의 평균 두께가 0.5 mm 미만이면서, 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 함량이 90 중량% 미만인 경우), 외력 전후의 겉보기 비중의 증가량이 0.29이었고, 외력 후의 정체성은 측정 불가(배출 불가)이었으며, 외력 후 박편의 뭉침이 심해져 뭉침 정도가 90%이었다.
[71]
또한 비교예 3의 경우(즉, 이소소르비드 박편의 평균 두께가 1 mm 이면서, 장축 길이가 5mm 이상인 이소소르비드 박편의 함량이 90 중량% 미만인 경우), 외력 전후의 겉보기 비중의 증가량이 0.22이었고, 외력 후의 정체성은 측정 불가(배출 불가)이었으며, 외력 후 뭉침 정도가 44%이었다.
[72]
이상과 같이, 제조된 복수의 무수당 알코올 박편의 평균 두께가 0.5 내지 4.5mm 이면서, 장축 길이가 5 mm 이상인 무수당 알코올 박편의 함량이 무수당 알코올 박편의 전체 중량 기준으로 90 중량% 이상인 경우, 장기간 보관 시에 발생하는 뭉침 현상이 현저히 개선되어, 무수당 알코올 박편의 유동성을 우수하게 유지할 수 있다.

청구범위

[청구항 1]
무수당 알코올 박편들의 집합체로서, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 무수당 알코올의 박편 제품.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 겉보기 비중이 0.8 이하인, 무수당 알코올의 박편 제품.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 외력을 가함에 따른 겉보기 비중의 증가량이 0.2 이하이고, 여기서 외력을 가함이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로 일평균 기온 21℃ 내지 26℃의 옥외에서 100 일간 보관한 것인, 무수당 알코올의 박편 제품.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 외력을 가함에 따른 정체성의 증가량이 5분 이하이고, 여기서 정체성이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg이 들어있는 포장재의 하부에 직경 20cm의 원형 배출 구멍을 뚫은 후에 배출 구멍을 60도의 각도로 기울였을 때, 무수당 알코올의 박편 제품이 모두 배출되는데 걸리는 시간이며, 여기서 외력을 가함이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로 일평균 기온 21℃ 내지 26℃의 옥외에서 100 일간 보관한 것인, 무수당 알코올의 박편 제품.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 외력을 가한 후 뭉침 정도가 40% 이하이고, 여기서 뭉침 정도란, 외력이 가해진 후 포장된 무수당 알코올의 박편 제품을 50mm x 50mm의 체로 걸러서 체를 통과되지 못하고 체에 남겨진 무수당 알코올의 박편 제품의 중량 비율(즉, [체에 남겨진 무수당 알코올 박편의 무게(kg)/포장된 무수당 알코올 박편의 총 무게(kg)]*100%)이며, 여기서 외력을 가함이란 무수당 알코올의 박편 제품 500kg을 포장하고, 그 위에 500kg 중량의 추를 이용하여 외력을 가한 상태로 일평균 기온 21℃ 내지 26℃의 옥외에서 100 일간 보관한 것인, 무수당 알코올의 박편 제품.
[청구항 6]
(1) 무수당 알코올 용융액을 박편 형성기의 냉각판에 연속적으로 공급하는 단계; (2) 냉각판을 이동시키면서, 냉각판 내에서 무수당 알코올 용융액을 판상으로 냉각시키는 단계; (3) 냉각판의 배출구에 설치된 블레이드를 이용하여 냉각된 판상 무수당 알코올을 냉각판으로부터 분리시키는 단계; 및 (4) 분리된 판상 무수당 알코올을 분쇄기에 통과시켜 복수의 무수당 알코올 박편들을 수득하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 평균 두께가 0.5 내지 4.5 mm이고, 상기 복수의 무수당 알코올 박편들의 90 중량% 이상이 5 mm 이상의 장축 길이를 갖는, 무수당 알코올의 박편 제품의 제조 방법.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 박편 형성기가 원판형 플레이커, 드럼형 플레이커 또는 벨트형 플레이커인, 무수당 알코올의 박편 제품의 제조 방법.
[청구항 8]
제6항에 있어서, 냉각판으로 공급되는 무수당 알코올 용융액의 유량은 50 내지 150kg/hr이고, 냉각판의 회전 속도가 1 내지 2 rpm이며, 냉각판의 온도가 1 내지 25℃이고, 분쇄기의 회전 속도가 100 내지 300rpm인, 무수당 알코올의 박편 제품의 제조 방법.