[자연과학] 유동화 실험에 관한 이론자료

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[자연과학] 유동화 실험에 관한 이론자료에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

연합 => 과립(granulation) =>
건조(drying)=> 코팅의 단위 공정을 통합한 시스템이라고 볼 수 있다.
▒ 유동층공정기술의 기본 원리 및 제품 생산 과정
유동층 용기 하단 (product container)에는 구멍이 골고루 뚫려 있어 공기가 균일하게 분배될 수 있도록 하는 공기 분배기가 있고 본체나 입자들이 이 공기 분배기 위에 일정한 양으로 담겨진다. 유동공기(fluidized air)를 밑에서부터 공기 분배기를 통하여 용기 안으로 불어주면 공기 분배기 위에 쌓여 있던 입자들은 공기의 힘에 의해 위로 부유하기 시작하고 위로 올라 갔던 입자들이 중력 때문에 다시 밑으로 떨어지는 등의 동작을 반복하면서 유동하기 시작한다. (그림참조)
유동공기는 분무된 용액의 건조를 돕기 위해 보통 열풍을 사용하며 이때 유동 공기의 양이 너무 많으면 입자들이 모드 날려가 출구 쪽으로 빠져 나가기 때문에 적당하게 유동층이 형성되도록 유동 공기의 양을 정해주는 것이 중요하다.
입자들의 유동 정도는 입자크기나 질량과 밀접하게 관련되어 있는데, 즉 입자 크기가 작거나 질량이 작으면 적은 양의 유동공기에도 쉽게 유동층을 형성하는 반면, 이 반대의 경우에는 유동층을 형성하기 위해서는 많은 양의 유동공기가 필요하게 된다.
유동층에서는 입자들이 용기 내에서 골고루 유동하는 것이 아니라 용기 내벽과 입자들간의 접촉 저항때문에 용기 한가운데에 있는 입자들은 보다 높이 솟아오르고 내벽 쪽에 있는 입자들은 상대적으로 낮게 유동한다. 따라서 입자들은 용기 한가운데로부터 용기 바깥 쪽으로 순환하는 이동형태를 보이게 된다. 이러한 입자들의 순환은 유동층 내의 입자의 표면 온도를 균일하게 해주어 입자들의 균일한 피복을 도와 준다.
입자들이 유동층을 형성하는 동안 분무 노즐(spraying nozzle)을 이용하여 원하는 용액을 분무함으로써 입자 위에 원하는 물질이 피복되게 된다. 분무 노즐은 보통 한 개를 사용하지만 용기의 크기와 처리하는 양에 따라 여러 개를 동시에 사용하기도 한다.또한 유동층 하단 내부에 위치시켜서 위로 향하여 분무시키거나.(wurster spray system) . 유동층 바로 위에 설치하여 유동층을 향하여 밑으로 분무시키기도 한다.(top spray system)
분무 노즐은 유동층 공정기의 핵심 system으로 용기의 종류. 분무의 형태에 따라 다양한 종류를 사용한다.분무 노즐은 중앙에 용액이 통과하는 구멍이 있고 이 구멍을 중심으로 주변에 공기가 통과하는 구멍이 여러 개 위치하여 있다. 용액이 펌프에 의해 노즐 구멍에 공급되는 동안 공기 구멍으로 분무 공기가 세차게 공급되면 분무 공기의 마찰력에 의해 용액은 분무 공기를 따라 마치 안개처럼 분사된다.분무는 원하는 두께의 피복이 얻어질 때까지 계속되며 건조 속도에 따라 분무 시간이 정해지는데 보통 1시간 ~ 2시간 내에 피복(코팅)이 이루어지도록 건조 속도를 결정한다.너무 빠르게 건조하면 피복 시간은 단축되지만 불 균일하고 치밀하지 못한 피복이 얻어질 수 있다.
일단 피복이 끝나면 분무를 중지하고 열풍에 의한 유동 건조를 얼마간 지속하여 입자에 남아 있는 잔류 용매를 완전 제거한다.용매가 물인 경우라면 문제가 안되지만 유기 용제인 경우에는 용매 회수 장치를 설치하기도 한다.
▶유동층 공정 기계 (Fluid Bed Processor)가 무엇인가?
모 야쿠르트 회사에서 판매하고 있는 "장까지 살아가는 유산균" 이라는 never die xx이라는 제품을 들어보았을 것이다. 야쿠르트 속에 있는 몸에 이로운 유산균이 위를 거쳐 장까지 도달하려면 위산에 견뎌야 한다.
이 회사에서는 유산균을 캡슐로 싸서 위산으로부터 보호해서 장에서 캡슐이 녹게 하는 원리를 적용하여 "장까지 살아가는 유산균"을 만든 것이다. 또 빨래할 때 사용되는 "산소계 표백제"를 예로 들자면, 산소계 표백제가 다른 가루 비누와 섞일 때 가루 비누 자체가 가지고 있는 수분과 섞이면 표백제가 녹아서 그 효과를 발휘하지 못하므로 수분을 흡수 못하도록 산소계 표백제 자체에 코팅을 입히는 데에도 유동층 공정기계가 사용된다.
서두가 너무 길었지만. 유동층 공정 기계(Fluid Bed Processor)의 코팅기법이 사용된 이해하기 쉬운 예를 든 것이다.
이 외에도 우리가 흔히 접하는 조미료, 전유, 탈지유, 유지방 유. 인스턴트 커피, 엿기름, 효모, 고무, 치즈, 색소 & 물감, 커피 표백제, 마늘, 양념(향신료), 단백질, 해초, 과즙, 유산, 코발트, 질산염, 탄산염, 점토, 섬유소, 은, 형광 물질, 철 산화물, 제초제, 직물 유연제, 분말 비누, 천식 spray, 비료/화학비료. 비타민.화장품의 가루분. 세제등 액상을 건조시켜 분말로 만들고.과립.코팅화 하는 모든 과정에 유동층 공정 시스템 이 사용되고 있다
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▶ 유동층 공정 기계 (Fluid Bed Processor)의 개요
원래 유동층 공정 (Fluid Bed Process)이라는 명칭은 원료이송 -> 혼합(mixing) -> 연합(kneeding) -> 과립(granulation) -> 건조(drying) 등의 5가지 단위 원래 유동층 공정 (Fluid Bed Process)이라는 명칭은 원료이송 -> 혼합(mixing) -> 연합(kneeding) -> 과립(granulation) -> 건조(drying) 등의 5가지 단위 공정을 거쳐야만 하나의 제품이 생산되던 재래식 제조법과는 다르게 유동층 공정 기계 (Fluid Bed Processor) 한 개의 기계로 5가지 기능을 담당할 수 있는 빠른 시간 내에 , 보다 좋은 제품을 생산할 수 있는 진보된 형태의 제조법이라고 볼 수 있다.
▶ 유동층 공정 기계 (Fluid Bed Processor)의 기능
1) 건조 -- 파우더(powder)의 균일하고 빠른 건조가 가능하다.
2) 과립 -- 용해 성능(물에 녹는 성능)이 좋아진다.먼지가 감소된다.유동성이 좋아진다.
3) 코팅 -- 온도 지연 효과를 준다 ( 장에서 녹게 하는 약의 경우)
-- 쓴 맛을 제거하고 맛과 향을 준다 (비타민제의 경우)
-- 공기에 의한 산화 & 습기와의 접촉을 방지한다.

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유동화,   유동화 실험,   자연과학