KR0179317B1 - 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공 방법 및 시스템 - Google Patents

이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하여 연속적으로 효소를 불활성화시키거나, 액상 식료품 또는 액상 의료품과 같은 액상 물질을 살균하거나 탈취하는 방법, 상기 방법은 1) 액상 물질의 가공 탱크의 바닥에 있는 입구로부터 연속적으로 공급되고; 2) 이산화탄소의 초임계 유동물의 미세 입자가 초임계 유동물의 밀도가 액상 물질의 밀도보다 적게 되도록 형성되며; 3) 초임계 유동물의 미세 입자가 가공 탱크의 바닥에 있는 다른 입구로부터 액상 물질로 지속적으로 주입되고; 및 4) 액상 물질 및 초임계 유동물이 가공 탱크의 정부에서 상이한 상으로 분리되어 가공 탱크에서 개별적으로 제거되는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 초임계 유동물에 포함된 휘발 성분을 초임계 유동물의 압력 및 온도의 조절을 통하여 가공 탱크로부터 제거하여 추출하는 단계; 및 휘발 성분을 가공된 액체 물질 (생성물)로 되돌아가게 하거나, 독립된 생성물로서 사용하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

Description

이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공 방법 및 시스템
제1도는 본 발명의 한 구체예로서 연속적인 효소 불활성화 시스템의 개략도.
제2도는 본 발명의 다른 구체예로서 연속적인 효소 불활성화시스템의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14 : 펌프 23 : 가공탱크
24 : 가열기 25 : 압력 조절 밸브
32 : 입구 33 : 가열기
34 : 온도계 35 : 압력 게이지
36 : 출구 37 : 배출구
41 : 순환 탱크 42 : 점검 밸브
48 : 수준계
본 발명은 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용하여 액상 식료품 또는 액상 의약품과 같은 액상 물질을 연속적으로 가공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용한 가공은: 식료품, 액상 의약품 등에 있는 효소 및 포자를 불활성화시키고; 액상 식료품, 액상 의약품 등을 살균하고; 액체 식료품 등을 탈취하는 것을 포함한다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 아직 실현되지 않은 효율과 안전성으로 연속적으로 효소를 불활성화 시키고, 살균하고 탈취할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
오늘날 효소를 포함하고 있는 여러 종류의 식료품이 있으며 이러한 것에는 쉐이크와 맥주가 대표적인 예이다. 쉐이크는 일반적으로 하기의 단계를 통해서 제조된다. 첫 번째, 단계에서, 발효된 쌀을 압축하고 여과하여 신슈(녹색 쉐이크)를 얻는다; 두 번째 단계에서, 상기 얻은 녹색 쉐이크를 가열하여 살균하고 저장한다; 세번째 단계에서, 저장된 많은 쉐이크를 적절히 혼합하여 쉐이크 질을 결정하고 알콜 함량을 표준치로 조정한다; 네번째(마지막) 단계에서, 조절된 상기 쉐이크를 다시 가열하여 살균하고 병에 넣거나 포장한다. 상술한 바와 같이, 상기 제조 공정에 있어서, 두 번째 및 세 번째 단계에서 쉐이크를 두 번 가열하여 그 속에 있는 박테리아를 불활성화 및 죽이며, 그러므로써, 유통 중에 쉐이크의 질이 저하되는 것을 방지한다.
여기서의 문제점은 녹색 쉐이크의 신선한 향이 상기 열처리로 급격히 감소한다는 것이다. 그러므로, 신선한 맛과 향이 보존되어 있는 비열 처리 쉐이크 또는 신선한 쉐이크가 크게 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해, 예를 들어, 쉐이크를 저온에서 유지하므로써 쉐이크를 시장에 유통시킨다. 그러나 상기 비열 처리 쉐이크는 질을 저하시키는 알파-아밀라제 및 단백질 분해효소를 보유하고 있다. 상기 저온으로 인한 유통비의 증가 또한 문제가 되고 있다.
오렌지 주스와 같은 탁한 과일 음료에 대해서, 그 음료의 탁도가 음료의 질을 결정한다고 생각되어지고 있다. 이러한 탁도를 안정하게 유지시키기 위해, 펙턴 에스터라제를 불활성화시키는 것이 요구된다. 펙틴 에스터라제는 열에 안정하기 때문에, 이 효소를 불활성화시키기 위한 열처리는 고온(88-99℃ 또는 120℃)에서 수행되어야만 한다. 그러나 고온에서의 열처리는 음료의 풍미를 저하시킨다.
본 발명의 일부 발명자들은 열처리로써 효소를 불활성화시키는 종래 방법에 따르는 문제점을 해결할 수 있는 신규한 방법을 발견하였고, 이는 일본국 특허 출원 평6-180844호에 기재되어 있다. 그 출원서에 기재된 액상 식료품에서의 효소, 미생물 및 액상 식료품을 이산화탄소와 초임계상태에서 접촉시켜 효소를 불활성화시키게 하는 것이다. 좀더 상세하게는, 액상 식료품을 담고 있는 가공 탱크를 봉합하고 온도 및 압력을 임의의 조건하에 유지한다. 그 다음 필터에 의해 미세 입자로 형성된 초임계 유동물을 가공 탱크에 공급하므로써 효소를 불활성화시키는 것이다. 이러한 방법은, 액상 식료품과 접촉하는 것이 오로지 이산화탄소이기 때문에 불활성화 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 매우 안전하다. 이러한 방법으로는, 유산균과 같은 미생물도 동시에 죽일 수 있다.
상기 출원서에서 설명된 방법 또는 시스템에서는, 그러나, 불활성화 또는 살균 방법이 지속적으로 실행되지 않고, 액상 식료품을 가공 탱크에 담고, 이 탱크에서 액상 식료품에 불활성화 방법을 수행한 후, 탱크를 개봉해서 공기에 개봉하여 가공된 액상 식료품을 꺼내는 소위 배치 시스템에 의해 실행된다. 저 가공 효율의 상기 배치 가공 시스템은 가공 탱크를 공기에 개봉할 때, 산소를 포함하는 공기가 가공 탱크 안으로 들어가서 생성물의 질을 생산과정 및 생산 후에 저하시키는 문제점이 뒤따르게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 방법에서는 공기 또는 산소를 제거하는 추가적인 단계가 반드시 사용되어야만 되었다.
액상 식료품을 지속적으로 가공하기 위한 시스템은 일본국 미심사 특허 출원 평4-222576호에 설명되어 있는 바, 여기에서는, 초임계 유동물을 사용하여 액상 식료품에서 추출하는 것을 수행한다. 이러한 시스템에서, 냄새 성분은 간장을 초임계 유동물과 접촉시킴으로써 간장으로부터 추출될 수 있다. 좀더 상세하게는, 액상 식료품과 이산화탄소의 초임계 유동물을 가공 탱크에서 생성된 반대 흐름으로 접촉시켜 간장으로부터 냄새 성분을 제거한다.
상기 반대 흐름 접촉 방법을 효소를 불활성화 또는 살균시키는 연속 가공 시스템에 적용할 수 있으리라고 생각되어진다. 그러한 실험 결과 불활성화 효율의 반대 흐름 접촉 방법에서는 매우 낮은 것으로 나타났다. 따라서, 높은 효율로 효소를 불활성화 시킬 수 있고, 대량 생산에 적합한 연속 가공 시스템이 오래 전부터 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 첫째 목적은 반대 흐름 접촉법을 사용하는 종래의 연속 가공 시스템보다 더 높은 불활성화 효율 또는 살균 효율을 가지면서, 이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하는 연속 가공 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
초임계 유동물의 액상 식료품과 접촉할 때, 액상 식료품에 있는 효소 및 균들이 불활성화 되고 살균될 뿐 아니라, 특정 향기 성분이 가끔 액상식료품으로부터 가스로서 추출되고 초임계 유동물 방출 시스템을 통하여 초임계 유동물과 함께 가공탱크 밖으로 방출된다. 이러한 것은 상기 인용된 특허 출원에서 기재된 것과 같은 효소 불활성화 배치 가공 시스템에서도 또한 일어난다. 어느 사람들이 싫어하는 간장의 냄새 성분의 경우에서와 같이 바람직하지 못한 성분에 대해서는 문제가 없지만, 이와는 반대로 쉐이크 또는 주스의 신선한 향기와 같은 액상 식료품에서의 바람직한 성분이 관계될 때는 그러한 성분의 작은 양조차도 액상 식료품으로부터 나오게 하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 본 발명의 둘째 목적은 초임계 유동물로 효소를 불활성화 시키고 또는 살균하는 연속 방법 동안에 초임계 유동물과 함께 액상 식료품으로부터 추출된 향기 성분을 회복하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 따라서, 불활성화 가공 후라도 보존된 바람직한 성분과 함께 액상 식료품이 생산될 수 있거나 별개로 향기성분을 액상 식료품으로부터 취할 수 있다.
본 발명의 셋째 목적은 효소를 불활성화 시키고 및 살균하는 데 사용된 이산화탄소의 초임계 유동물을 환수할 수 있고 상기 연속 가공 시스템의 가동 비용이 최소화되는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 이전의 출원서에서 나타난 배치 가공 방법과 가공 효율을 크게 향상시키는 연속 가공 시스템의 새로운 구성에 대하여 집중적으로 연구해 왔다. 가공 탱크 내로 초임계 유동물 및 액체 물질을 유입시키는 방식에 특히 주목하면서, 반대 흐름 접촉 방법을 사용하는 종래 시스템보다 훨씬 높은 가공 효율을 가지는 신규의 시스템을 성공적으로 개발하였다.
따라서, 본 발명은 이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하여 액상 식료품 또는 액상 의약품과 같은 액상 물질을 연속적으로 가공하는 방법을 제공하며, 이 방법은:
액상 물질이 가공 탱크의 바닥에 있는 입구로부터 연속적으로 공급되고;
이산화탄소가 초임계 유동물로 변환되어 초임계 유동물의 밀도가 액상 물질의 밀도보다 적게 되며;
미세 입자가 이산화탄소의 초임계 유동물로부터 형성되고;
초임계 유동물의 미세 입자가 가공 탱크의 바닥에 있는 다른 입구로부터 액상 물질로 지속적으로 주입되고;
액상 물질 및 초임계 유동물이 가공 탱크의 상부에서 상이한 상으로 분리되어 가공 탱크에서 개별적으로 제거되는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하여 액상 식료품 또는 액상 의약품과 같은 액상 물질을 연속적으로 가공하는 시스템을 제공하며, 이 시스템은:
가공 탱크;
액상 물질을 가공 탱크로 지속적으로 공급하는, 가공 탱크의 바닥에 설치된 액상 물질 입구;
가공 탱크 내에서 액상 물질의 표면 수준을 유지하기 위한 수준계를 사용하는 제어기와 같은 수단;
액상 물질의 밀도보다 작은 밀도를 가지는 초임계 유동물로 이산화탄소를 변환시키는 가열기 및 펌프를 사용하는 제어기와 같은 수단;
이산화탄소의 초임계 유동물의 미세 입자를 형성하기 위한 필터 및 초음파 오실레이터와 같은 수단;
가공 탱크 내에서 액상물질로 초임계 유동물의 미세 입자를 연속적으로 주입하기 위한 가공 탱크의 바닥에 설치된 필터를 가진 주입구와 같은 수단;
가공 탱크에서 액상물질의 표면 수준 바로 아래 가공 탱크의 벽에 설치된, 액상 물질을 연속적으로 취하는 액상물질 출구; 및
액상 물질의 표면 수준 위에 놓여진 말단부를 가지며 가공 탱크에 제공된 초임계 유동물을 지속적으로 배출하기 위한 초임계 유동물 배출구를 포함한다.
본 발명의 방법 또는 시스템이 적용할 수 있는 전형적인 액상 식료품은 쉐이크, 맥주 와인 및 간장과 같은 발효된 액상 식료품, 여러 가지 종류의 과일 주스 및 소프트 음료 등을 포함한다. 본 발명에서의 액상 식료품은 사과, 포도 또는 여러 가지 종류의 감귤 열매 주스는 물론 토마토 또는 다른 야채 주스를 포함한다. 본 발명의 연속 가공 시스템이 적용될 수 있는 액상 의약품은 여러 가지 종류의 혈관 수액, 혈액 유도물, 영양 음료 등을 포함한다. 본 발명의 시스템은 또한 탈 미네랄 수(순수)에 적용될 수 있다.
상기 연속적인 가공에서, 첫째로, 상기에서 설명된 바와 같은 액상 식료품 또는 액상 의약품을 물질 탱크에서 액체 물질로 보관하는 것이다. 물질 탱크의 저부에서부터 가공 탱크의 바닥에 설치된 입구까지 파이프가 뻗어 있다. 파이프에 설치된 펌프를 작동시키므로써, 액상 물질을 상기 물질 탱크로부터 가공탱크로 일정한 유속으로 공급한다. 가열기를 파이프에 달아서 액체 물질을 예열할 수도 있다.
본 발명에서, 초임계 상태의 미세입자의 형태로 이산화탄소를 액체 물질을 가공하는 데 사용한다. 그러한 이산화탄소의 초임계 상태는 압력이 70 내지 400atm , 바람직하게는 100 내지 300atm 좀 더 바람직하게는, 150 내지 300atm이고, 온도가 30 내지 70℃, 바람직하게는 30 내지 50℃인 조건에서 얻어질 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 초임계 유동물의 밀도가 상기 액상 물질의 밀도보다 더 작을 것이 요구된다. 밀도에 대한 이러한 조건은 이산화탄소의 적절한 온도 및 압력 값을 상술한 조건 내에서 가공되어질 액상 물질에 따라서 결정하므로써 용이하게 찾을 수 있다. 이산화탄소(CO2)는 액화된 이산화탄소의 실린더로부터 공급되어 진다. 이 실린더는 파이프를 통하여 가공 탱크의 바닥에 설치된 CO2주입구와 연결되어 있고 상기 CO2파이프 상에 (필요하다면) 냉각기, 펌프 및 가열기가 제공된다. 상기 냉각기는 이산화탄소가 실린더로부터 나올 때 가스화 된다면 액화시키는 것이다. 상기 가열기 및 펌프는 이산화탄소가 가공 탱크로 공급될 때 미리 설치된 초임계 상태로 액화 이산화탄소를 만들도록 적절히 조절되어진다.
상기 이산화탄소 및 액상 물질은 가공 탱크 내에서서로 충분히 접촉하고 있어야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는, 이산화탄소가 가공 탱크로 공급될 때 초임계 유동물이 미세 입자로 형성되어 진다. 따라서, 필터가 가공 탱크의 바닥에 설치된 CO2주입구에 배치되고 그러므로써 초임계 유동물이 미세 입자의 형태로 액상 물질로 주입된다. 필요하다면, 초음파 오실레이터를 추가하여 미세 입자 형성을 향상시키는 것도 가능하다. 또한, 고공 탱크의 CO2주입구에 설치된 필터 대신에 초음파 오실레이터만을 사용하여 액화 이산화탄소를 초음파 에너지에 의해 미세 입자로 적절히 형성하는 것이 가능하다. 초임계 상태의 그리고 이에 따라서 미세 입자로 형성되는 이산화탄소는 액상물질로 거품화된다.
가공 탱크는 압력 용기로 제조된다. 가공 탱크 내에서 온도 및 압력을 제어하기 위해서는, 온도계, 압력 게이지, 가열기 및 압력 조절 밸브가 가공 탱크에 제공된다. 상기 압력 조절 밸브는 정상적으로는 나중에 설명되어질 초임계 유동물 회수 통로에 배치된다. 상기 기구들을 적절히 조절하므로써, 이산화탄소의 초임계 상태를 가공 탱크 내에서 안정하게 유지할 수 있다.
가공 탱크의 상부 및 액상 물질의 표면 바로 아래에, 액상물질의 출구가 제공된다. 입구 및 출구의 형상으로 인하여, 액상물질은 가공 탱크의 바닥에서부터 가공 탱크로 진입하고 가공 탱크에서 상승되며, 액체 표면 근처에 있는 출구로 부터 꺼내어 진다. 즉, 본 발명에 있어서, 액상 물질은 가공 탱크 내에서 초임계 유동물과 함께 바닥에서부터 상부까지 이동하는 것이다. 다시 말하면, 초임계 유동물의 미세 물질 및 액상 물질은 반대 흐름 접촉에 놓여 있는 것이 아니라 동일한 방향으로 움직이면서 서로 접촉하고 있다(평행 흐름 접촉).
액상 물질 및 초임계 유동물의 미세 입자가 상술한 대로 평행 흐름 접촉할 때, 고 효소 불활성화능력, 살균능력, 및 탈취능력을 가지는 초임계 유동물의 신선한 미세 입자는 액상 물질이 가공 탱크 내로 진입한 직후 액체 물질과 접촉하고 이에 녹아들며 이러하므로써, 효소 불활성화 효율, 살균 효율 및 탈취 효율이 크게 향상된다. 상세하게 초임계 유동물의 미세 입자가 효소 및 효소를 가진 미생물과 접촉할 때, 상기 초임계 유동물의 효소의 잘 조직된 구조를 분해하여, 효소가 불활성화 되고, 미생물이 죽고 및 액상 물질이 효과적으로 탈취된다. 상기 평행 흐름에서 액상 물질 및 초임계 유동물의 미세 입자가 서로 충분히 접촉한 후, 그들은 가공 탱크의 상부에 도달하게 되고, 여기서 두 개의 상으로 분리되고 각각의 출구로부터 꺼내어 진다. 다음, 상기 액상 물질은 생성물 통로를 통하여 효소 불활성화 및 살균 생성물로서 생성물 탱크로 보내어진다.
가공 탱크에서, 초임계 배출구는 액상물질의 수준 위에 벽에 설치된다. 파이프는 상기 배출구 및 순환 탱크를 연결하여 가끔 휘발 성분을 함유하고 있는 초임계 유동물의 회수 통로를 형성한다. 압력 조절 밸브가 초임계 유동물 회수 통로 상에 제공되어 압력을 조절하고 초임계 유동물이 순환 탱크로 회수될 때 이산화탄소의 초임계 상태를 가스 또는 액체상태로 전환한다. 압력 조절 밸브는 이산화탄소의 압력을 감소시키면서, 단열 냉각에 따른 보상용 가열기를 포함한다. 또 다른 가열기가 상기 순환 탱크에 제공되어 이산화탄소의 순환용도로서 초임계 유동물을 가스화시킨다. 여기서, 필요하다면, 불필요한 휘발 성분은 분리되어 이산화탄소로부터 제거될 수 있다. 물론 이산화탄소의 상태, 즉 초임계 상태 또는 액체 상태를 변화시키지 않고 이산화탄소를 순환시키는 것이 가능하다. 하여간, 이산화탄소의 상태는 압력 조절 밸브 및 가열기를 적절히 조절하므로써 조절될 수 있다.
순환 탱크는 순환 라인을 통해 초임계 유동물 공급 통로와 연결되어 이산화탄소를 가스, 액체 또는 초임계 상태로 순환할 수 있고, 이러므로써 이산화탄소를 재활용할 수 있다. 이산화탄소의 재순환율은 생성물 통로에 탈압력 탱크를 제공하여 생성물에 용해된 이산화탄소를 추출하고 이를 재순환 라인으로 전환하므로써 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 두 번째 형태에서, 시스템은 초임계 유동물 재순환 선에 배치된 분리 탱크를 포함한다. 상기 분리 탱크는 압력 조절 밸브 (제2압력 조절 밸브)를 통해서 상기 가동 탱크와 연결되어 있고, 가열기가 상기 분리 탱크에 제공되어 분리 탱크의 온도를 조절한다. 분리탱크 가열기 및 제2압력 조절 밸브를 적절히 작동시키므로써, 휘발 성분을 초임계 유동물로부터 추출한다. 다수의 그러한 분리 탱크를 제공하여, 각 분리 탱크에서 온도 및 압력을 적절히 조절하므로써 상이한 휘발 성분을 따로 분리할 수 있다. 이 경우, 만약 압력이 상기 분리탱크마다 변경될 필요가 있을 때, 압력 조절 밸브를 인접한 탱크사이에 배치한다. 한 방법에 있어서, 추출된 성분을 생성물 통로로 통하는 라인을 통하여 생성물로 되돌아 갈 수 있다. 다른 방법에 있어서, 추출된 성분은 별개의 생성물로서 독립적인 출구를 통하여 꺼내어 진다.
본 발명의 구체예가 하기와 같이 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명되어 질 것이다.
제1도는 본 발명의 한 구체예로서 연속적인 효소 불활성화 시스템에 대한 개략도이다.
(A) 가공탱크
제1도에서, 가공탱크(23)는 압력용기로 제조된다. 압력 탱크(23)에서 온도 및 압력은 각각 가열기(24) 및 압력 조절 밸브(25)에 의해 일정하게 제어되며, 온도계(34) 및 압력 게이지(35)에 의해 측정된다. 압력 조절 밸브(25)는 후에 설명될 초임계 유동물 회수 라인 상에 설치된다.
가공탱크(23)의 바닥에 필터를 가진 주입구(26)가 제공된다. 필터의 평균 메쉬 크기는 바람직하게는 100㎛ 또는 그 이하이고, 20㎛ 또는 그 이하의 메쉬 크기를 가지는 필터가 더 바람직하다.
수준계(48)가 가공탱크(23)에 제공된다. 이 수준계(48)는 가공탱크(23)에서 액체의 수준을 감지하고 수준 신호를 펌프(14)로 전송한다. 이 수준 신호에 대응하여, 상기 펌프는 상기 가공탱크(23)에서의 액체 수준을 일정하게 유지하도록 작동한다. 여기서, 상기 수준계(48)를 사용하는 대신에, 배출되는 액상 물질의 흐름과 상기 가공 탱크 내로 진입하는 액상 물질의 흐름을 내내 동일하게 하므로써 상기 액체 수준을 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 상기 압력 조절 밸브(25)외에 또 다른 압력 조절 밸브(25)를 제공하고 상기 두 밸브(25, 54)를 협동적으로 작동하므로써 액체 수준을 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 이러한 액체 수준을 일정하게 유지하므로써, 액상 물질의 가공 시간을 일정하게 유지하고 생성물의 질 또한 일정하게 유지된다.
가공탱크(23)의 상부에서, 출구(36)가 액상 물질의 수준 바로 아래에 제공된다. 이와는 반대로, 액상물질을 유입하기 위한 입구(32)가 가공탱크(23)의 바닥에 제공된다. 상기 액상 물질은 상기 입구로부터 가공탱크로 진입하고, 가공탱크(23)에서, 상승하며, 및 표면 수준 근처에 다다랐을 때 출구(36)로 부터 꺼내어 진다. 밸브(53)를 가지는 배출 파이프(52)가 가공탱크(23)의 바닥에 제공되어져서 가공탱크(23)의 유지 보수를 용이하게 한다.
가공탱크(23)의 상부 패널에 초임계 유동물을 배출하는 수단(37)이 제공되어 지고 이 배출구(37)의 말단은 상기 액체 수준 위에 설치된다. 초임계 유동물의 밀도는 액상 물질의 그것보다 작기 때문에, 액상 물질은 배출되지 않고 초임계 유동물만이 배출구(37)로 부터 배출된다.
가공 중에서 일어나는 반응은 가공탱크(23)에 나선 분획물 등을 둠으로써 좀더 균일하게 될 수 있고, 이러므로써 액상 물질의 통로가 가공탱크(23)에 형성되고 이를 통해서 액상물질 및 초임계 유동물이 충분한 접촉 기회를 가지면서 평행하게 흐르게 된다.
(B) 초임계 유동물 공급 통로
처음에, 이산화탄소를 실린더(11)에서 액체 상태로 보관한다. 소스 밸브(19)를 개봉한 후, 이산화탄소를 펌프(13)를 사용하여 실린더(11)에서 가공탱크(23)로 라인 필터(15), 가열기(17) 및 필터를 가진 주입구(26)를 통하여 퍼낸다. 이산화탄소가 실린더에서 나올 때 가스화된다면 냉각기(16)를 사용하여 그것을 액화시킨다. 상기 공정을 안정하게 실행하기 위하여, 이산화탄소를 초임계 상태로 가공탱크(23)로 공급하는 것이 바람직하다.본 발명은 이산화탄소가 가공탱크에서 초임계 상태로 완전히 변환된다면, 이산화탄소가 초임계 상태로 가공탱크에 공급될 때라도 완수된다. 그러므로, 초임계 유동물 공급 통로를 통하여 흐르는 차임계(subcritical) 유동물은 본 설명에서 초임계 유동물에 포함되어야만 한다.
(C) 연속 공급 통로
액상 물질은 물질 탱크(12)에 저장된다. 파이프가 물질 탱크(12)의 저부에서 가공 탱크(23)의 바닥에 있는 입구(32)로 연장되어 있다. 상술한 펌프(14)는 파이프에 설치되어 있고 액상물질을 일정한 속도로 지속적으로 가공 탱크에 공급하도록 제어되어진다. 이 파이프에 가열기(33)가 또한 제공되어져서, 연속적으로 공급된 액상 물질이 가공 탱크(23)의 온도와 가깝도록 예열되어진다.
(D) 미세 입자 주입구
필터(26)를 장착한 CO2주입구는 가공 탱크의 바닥에 놓여 있다. 상기 초임계 유동물 공급 통로로부터 제공된 초임계 유동물이 필터(26)를 통해 가공 탱크(23)에서 액상 물질로 주입되고 이러므로써, 초임계 유동물이 미세 입자로 형성되는 것이다. 미세 입자의 크기는 필터(26)의 메쉬 크기에 의해 결정된다. 초임계 유동물이 미세 입자의 상태로 가공 탱크(23)의 바닥에서부터 액상물질에 주입되기 때문에, 초임계 유동물은 새로이 공급된 액상 물질과 즉시 크게 접촉하게 된다. 상기 필터(26)외에 초음파 오실레이터를 주입구에서 사용하여 미세 입자형성을 향상시킬 수 있다.
(E) 생성물 통로
상기 출구(36)에서 생성물 탱크(38)로 통하는 생성물 통로가 연결되어 있다. 탈압력 탱크(39)가 이 통로에 배치되어 있고 여기서 생성물에 용해된 이산화탄소가 가스화되고 추출된다. 추출된 CO2가스는 순환구(50) 및 밸브(40)를 통해 하기에서 설명될 재순환 통로로 전입된다.
(F) 초임계 유동물 회수 통로
상기 초임계 유동물 배출구(37)에 순환 탱크(41)로 통하는 초임계 유동물 회수 통로가 연결되어 있다. 상기 회수 통로 상에 압력 조절 밸브(25)가 제공된다. 이러한 통로에서 유동물의 압력을 상기 압력 조절 밸브를 사용하여 감소시킴으로써, 초임계 유동물은 가스 상태로 전환되고 이는 순환 탱크(41)로 회수된다. 여기서, 상기 유동물은 압력 조절 밸브(25)를 적절히 조절하므로써 액체 상태 또는 원래의 초임계 상태로 회수될 수 있다.
(G) 순환 통로
상기 초임계 유동물 공급 통로와 통해져 있는 순환 통로가 순환 탱크(41)로 부터 연장되어 있다. 이 순환 통로 상에 점검 밸브(42) 및 온/오프 밸브(49)가 제공되어 진다. 상기 순환 통로로 인하여, 순환 탱크(41)는 또 다른 이산화 탄소 공급원으로부터 작용하게 된다. 이산화탄소의 소비는 상기 재순환된 이산화탄소를 주요 공급원으로서 사용하므로써 최소화되며, 실린더(11)에서의 이산화탄소는 상기 재순환된 이산화탄소의 부족분에 대한 보충분으로서만 사용된다.
제2도는 본 발명의 또 다른 예로서 연속 효소 불활성화 시스템에 대한 개략도이다. 부품 (A) 내지 (G)는 구체예 1에서 설명된 것과 실제적으로 동일하기 때문에, 상기 설명을 손쉽게 참조하기 위해서 동일한 부호를 사용하여 표시한다.
(H) 분리 탱크
상기 초임계 회수 통로에서, 두 개의 분리 탱크(43, 43)가 병렬로 배치되고 압력 조절 밸브(44)가 가공 탱크(23) 및 상기 분리 탱크(43, 43) 중 하나 사이에 배치된다. 또 다른 압력 조절 밸브가 필요하다면, 상기 두 분리 탱크(43, 43) 사이의 통로에 배치될 수 있다. 각 분리 탱크(43, 43)는 압력 용기로 제조되고 가열기(45)가 각 분리 탱크(43)내의 온도를 조절하기 위하여 각 분리 탱크에 부착된다. 상기 압력 조절 밸브(44) 및 가열기(45, 45)를 적절히 설치하므로써, 상기 초임계 유동물에 포함된 휘발 성분을 추출할 수 있다.
(I) 휘발 성분 수집 통로
밸브(46, 46)가 장착된 휘발 성분 수집 통로는 분리 탱크(43, 43) 및 생성물 통로를 연결한다. 각 분리 탱크(43)에서 추출된 휘발 성분은 생성물 통로에서 유동하는 생성물(가공된 액상 물질)로 되돌아간다. 생성물로 되돌아가는 대신, 상기 휘발 성분은 온/오프 밸브(47)가 장착된 휘발 성분 수집 통로에서 나온 지부(51)에서 제거될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상술한 바와 같이, 향상된 효소 불활성화 효능, 살균 효능 및 탈취 효능을 가진 연속 가공 시스템이 액상 물질 및 초임계 유동물의 미세 입자의 평행 흐름을 확립하고 공정을 수행하므로써 이행될 수 있다. 또한, 초임계 유동물을 액상 물질과 접촉시키므로써 상기 액상물질이 불활성화되고 살균될 뿐 아니라, 액상 물질에 포함된 휘발 성분 등이 초임계 유동물과 함께 가스화 되며 초임계 유동물 방출 시스템을 가진 가공 탱크로부터 제거된다.만약 휘발성분이 생성물의 질을 유지하거나 향상시키는 데 필요한 그러한 것이라면, 상기 성분은 생성물로 되돌아간다. 반대로, 만약 상기 휘발 성분이 생성물의 질을 악화시키는 그러한 것이라면, 그것은 생성물로 되돌아가지 않게 되고, 이러므로써, 예를 들어 탈취가 수행되는 것이다. 만약 상기 추출된 성분이 그 자체로 가치 있는 것, 예를 들어 바람직한 향기 요소라면, 그것은 또 다른 생성물로서 취하게 된다.
이산화탄소에 대해서, 상기 이산화탄소가 본 발명에 있어서, 순환되고 재활용되기 때문에, 이산화탄소의 소비는 최소화된다. 또한, 본 발명에서는, 이산화탄소를 상태 변화 없이, 즉 초임계 유동물의 상태를 유지시키면서 순환하는 것이 또한 가능하다. 이 경우, 상기 이산화탄소를 초임계 상태로 전환하기 위한 이산화탄소를 냉각하고, 가열하고 또한 액화시키는데 필요한 에너지가 절약된다.

Claims (13)

  1. 이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하여 액상 식료품 또는 액상 의약품과 같은 액상 물질을 연속적으로 가공하는 방법에 있어서, 가공 탱크의 바닥에 설치된 입구에서 상기 액상물질을 연속적으로 공급하고; 상기 초임계 유동물의 밀도가 액상물질의 밀도보다 작게 되도록 상기 이산화탄소를 상기 초임계 유동물로 전환하고; 상기 이산화탄소의 초임계 유동물의 미세 입자를 형성하고; 상기 가공 탱크의 바닥에 설치된 또 다른 입구에서부터 초임계 유동물의 미세 입자를 액체 물질로 연속적으로 주입하고; 액체 물질 및 초임계 유동물을 상기 가공 탱크의 정부에서 상이한 상으로 분기하고 이를 가공 탱크에서 각각 분리 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초임계 유동물에 포함된 휘발 성분을 초임계 유동물의 압력 및 온도의 조절을 통하여 가공 탱크로부터 제거하여 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 휘발 성분은 가공 탱크로부터 제거된 액체 물질로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 필터를 사용하여 상기 초임계 유동물의 미세 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 이산화타소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  5. 제1항 또는 2항에 있어서, 초음파 오실레이터를 사용하여 상기 초임계 유동물의 미세 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  6. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 이산화탄소는 70-400atm 및 30-70℃에서 초임계 유동물로 전환되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  7. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 이산화탄소는 100-300atm 및 30-50℃에서 초임계 유동물로 전환되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공방법.
  8. 이산화탄소의 초임계 유동물을 사용하여 액상 식료품 또는 액상 의약품과 같은 물질을 연속적으로 가공하는 시스템에 있어서, 가공 탱크; 액상 물질을 가공 탱크로 지속적으로 공급하는 가공 탱크의 바닥에 설치된 액상 물질 입구; 가공 탱크 내에서 액상 물질의 표면 수준을 유지하는 수단; 액상 물질의 밀도보다 작은 밀도를 가지는 초임계 유동물로 이산화탄소를 변환시키는 수단; 이산화탄소의 초임계 유동물의 미세 입자를 형성하는 수단; 가공 탱크 내에서 액상물질로 초임계 유동물이 미세 입자를 연속적으로 주입하는 가공 탱크의 바닥에 설치된 수단; 가공탱크에서 액상물질의 표면 수준 바로 아래 가공 탱크의 벽에 설치된, 액상 물질을 연속적으로 취하는 액상물질 출구; 액상 물질의 표면 수준 위에 놓여진 말단부를 가지며 가공 탱크에 제공된, 초임계 유동물을 지속적으로 배출하기 위한 초임계 유동물 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 초임계 유동물 배출구를 상기 이산화탄소 변환 수단에 연결시키는 초임계 유동물 회수 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 초임계 유동물 회수 통로에 제공된 분리 탱크; 상기 초임계 유동물에 포함된 휘발 성분을 추출하기 위한 분리 탱크에서 압력 및 온도를 조절하는 수단; 분리 탱크로부터 상기 휘발성분을 제거하는 분리 탱크에 제공된 출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 출구는 상기 휘발 성분을 상기 액상 물질로 되돌리는 액상 물질 출구에 연결된 통로와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
  12. 제8항 또는 10항에 있어서, 상기 미세 입자 형성 수단은 100㎛ 이하의 메쉬 크기를 가지는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
  13. 제8항 또는 10항에 있어서, 상기 미세 입자 형성 수단은 초음파 오실레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 초임계 유동물을 이용한 액상 식료품 또는 액상 의약품 가공시스템.
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