KR100696703B1 - 자외선 광을 이용한 액체의 살균기 및 살균 방법 - Google Patents

Abstract

우유 및 다른 액체용 살균기가 개시되는데, 상기 살균기는 각각의 단부에 매니폴드(16)를 갖는 긴 외부 틀(12)을 가진다. 상기 살균기로부터의 입구 및 출구를 형성하는 다이어리 피팅부(20)는 상기 매니폴드(16)로부터 돌출한다. 스테인레스 강으로 이루어진 덮개(26)는 상기 틀틀 따라 연장하고 UV광 형광관은 상기 덮개를 따라 연장한다. 상기 덮개는 살균되어야 할 액체가 흐르는 돌기를 제공하는 내부 구성을 가진다. 이것은 흐르는 액체에 난류를 제공하거나, 또는 입구 매니폴드(16)와 피팅부(20)가 유입되는 액체의 소용돌이 운동의 형태로 난류를 제공하도록 배치된다면 상기 덮개(26)의 길이에 걸쳐 난류를 유지하도록 보조한다.

살균, 소용돌이, 자외선, 우유, 액체, 접선

Description

자외선 광을 이용한 액체의 살균기 및 살균 방법 {STERILIZATION OF LIQUIDS USING ULTRA-VIOLET LIGHT}

본 발명은 자외선 광을 이용한 액체의 살균기 및 살균 방법에 관한 것이다.

상기 용어 "살균"은 본 명세서에서 액체내의 박테리아 수의 감소를 의미하는 것이며, 박테리아의 완전한 제거를 의미하는 것으로 사용되지 않는다.

어떤 액체를 살균할 목적을 위한 자외선(UV)의 사용은 잘 알려져 있다. 탁한 액체와 관련하여 발생하는 문제는 광이 탁한 액체내로 매우 멀리 투과되지않아 UV 램프로부터 가장 먼 탁한 액체 부분이 전혀 살균되지 않을 수도 있고 철저히 살균되지 않을 수도 있다는 것이다.

남아프리카 특허 출원 제96/8029호에는 긴 살균기를 개시하고 있는데, 형광관이 긴 하우징내에 동축으로 있다. 상기 살균 챔버는 형광관과 하우징 사이에 있다. 액체 입구와 액체 출구는 액체가 소용돌이 치도록 상기 하우징에 관련하여 접선에 따라 작용하게 배치되어 이미 언급된 단점을 극복한다. 그러나, 액체가 하우징에 진입할 때 액체에 주어지는 소용돌이 운동이 상기 하우징의 길이에 걸쳐 지속적이지 않기 때문에 유익한 효과를 제한한다는 것을 발견하였다.

미국 특허 제5,675,153호에 도시된 것과 같은 다른 구조가 공지되어 있는데, 형광관과 하우징 사이의 공간에 나선형 날개가 있으며, 상기 날개는 상기 하우징의 일단부로부터 다른 단부로 연장한다. 상기 날개는 슬롯형이고 상기 날개와 상기 하우징의 내부면 사이에 틈이 있다. 이런 구조는 흐름이 지체되어 박테리아가 증식될 수 있는 많은 날카로운 코너들 때문에 우유 살균에 완전히 부적당할 것이다. 우유내의 고체는 불충분한 흐름 속도가 있는 영역에서 흐름 통로를 한정하는 표면상에 침전하려는 경향이 있으며, 따라서 미국 특허 제5,575,153호의 구조는 우유의 살균을 위해 사용된다고 하면 침전이 발생할 것이고 결국 빈번한 세정을 요구할 것이다. 상기 구조는 어떤 경우에 우유의 취급에 사용되는 장치에서 요구되는 정도까지 세척하기 어려울 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 액체내의 박테리아 수를 감소시키기 위한 살균기가 제공되는데, 상기 살균기는 긴 덮개와, 상기 덮개를 따라 연장하는 긴 형광관을 포함하고, 상기 형광관과 상기 덮개 사이에 틈을 구비하고, 상기 틈을 통해 살균되어야 할 액체가 흐르고, 상기 덮개는 사용중에 액체가 흐르고, 흐르는 액체에 난류를 제공하는 돌기를 포함하는 내부 구성을 가지고, 상기 액체의 유입을 위한 입구를 포함하며, 상기 입구는 유입되는 액체가 덮개내로 소용돌이치도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 덮개는 내부 표면에 나선형 홈에 의해 형성되는 나선형 돌출부를 가지며, 상기 돌출부는 살균되어지는 액체가 흐르는 상기 돌기를 형성한다. 상기 돌기의 모양은 바람직하게 이들이 매끄럽게 굽은 물결모양 구성을 갖는 덮개의 내부 표면을 제공하도록 하는 것이다. 바람직하게, 상기 관과 덮개는 긴 외부 틀내에 있고 외부 틀을 따라 연장된다.

삭제

본 발명의 다른 특징에 따르면, 우유내의 박테리아를 감소하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 상기 우유가 착유기로부터 자외선 방사를 받는 살균기로 흐르도록 하는 단계를 포함하며, 상기 우유는 28℃ 이하로 냉각되기 이전에 상기 자외선 방사를 받는 것을 특징으로 한다.

상기 방법은 상기 우유가 자외선 방사를 받은후 저장 온도까지 내려가도록 상기 우유를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 그리고 어떻게 본 발명이 효과를 수반하는지 보여주기 위해, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 살균기의 측면 정면도이다.

도 2는 더 큰 스케일로 그려진 상기 살균기의 일단을 통과하는 길이방향 단면도이다.

도 3은 더 큰 스케일로 그려진 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ에 대한 단면도이다.

도 4는 도 2의 부품의 상세도이다.

도 5는 본 발명에 따른 우유 살균 장치의 개략도이다.

우선 도 1 내지 도 4를 참조하면, 도시된 살균기(10)는 우유를 살균할 목적으로 디자인되지만, 탁한 액체 뿐만 아니라 투명 또는 반투명 액체를 살균하는데에도 사용될 수 있다. 상기 살균기는 원형의 단면을 갖는 긴 스테인레스 강 외부 틀(12)을 포함한다. 마운팅 플레이트(14)는 그것의 단부 사이의 중간에서 상기 틀(12)에 택(tack) 용접된다(도 3를 참조하라). 다른 형태에서, 상기 외부 틀(12)은 사각형 단면을 가진다.

상기 틀(12)의 각각의 단부에는 매니폴드(16)가 있는데, 하나의 매니폴드는 살균될 우유를 위한 입구를 형성하고 다른 매니폴드는 살균된 우유를 위한 출구를 형성한다. 상기 매니폴드(16) 각각은 포트(18)를 갖는다. 상기 포트는 각각 호스가 부착될 수 있는 통상적인 수나사 피팅부(male fitting)(20)내에 있다. 하나의 매니폴드(16)의 피팅부(20)는 살균기의 수직 중앙 평면의 일측에 있고(도 3에서 실선으로 도시된 바와 같이), 다른 매니폴드(16)의 피팅부(20)는 도 3에서 점선으로 도시된 바와 같이 상기 중앙 평면의 다른 측면에 있다.

각각의 매니폴드(16)는 그것의 대향하는 벽안에 정렬된 개구부(22, 24)를 가진다. 상기 살균기는 상기 개구부(22)와 정렬되고 상기 매니폴드(16) 사이에서 틀(12)을 따라 연장하는 물결 모양의 덮개(26)를 더 포함한다.

각각의 매니폴드(16)는 상기 매니폴드(16)에 고정되는 내면적으로 나사산이 형성된 소켓(28)를 가지며, 상기 소켓(28)은 상기 개구부(24)와 정렬된다.

외부적으로 나사산이 형성된 부시(30)는 각각의 소켓(28)에 나사결합되고 각각의 부시(30)와 상기 매니폴드의 벽 사이에는 밀봉 링(32)이 있다.

형광관(34)(또한 살균력이 있는 UV 램프로서 참조되는)은 상기 부시(30), 소 켓(28), 밀봉 링(32), 매니폴드(16) 및 덮개(26)를 통과하며, 상기 형광관의 단부는 상기 부시(30)로부터 돌출한다. 상기 부시(30)가 조여질 때, 상기 밀봉 링(32)은 압착되어 상기 형광관(34)을 조이게 되며, 그결과 액체가 새지않는 밀봉부를 형성한다.

상기 덮개(26)는 스테인레스 강으로 이루어지고 나선형으로 연장하는 주름으로 형성된다. 도 4에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 상기 나선형 주름은 약 6㎜의 피치(P)를 가지고, 상기 관이 방사상 단면으로 볼때 흐름 지체가 발생할 수 있는 어떤 날카로운 코너 또는 불연속부 없이 상기 관의 내부에 매끄럽게 굽은 물결 모양 표면을 제공한다.

상기 덮개(26)는 약 40㎜의 공칭 직경을 가진다. 상기 덮개(26)의 내부 표면은 스테인레스 강으로 이루어진다. 상기 형광관(34)과 상기 덮개(26) 사이의 방사상 틈은 상기 주름의 골(거리 d)에서 약 5㎜로부터 상기 주름의 융기부(거리 D)에서 약 7㎜까지 변화한다.

다른 형태에서, 상기 덮개(26)는 그것의 내부면을 따라 연장하는 나선형 홈을 가지며, 상기 홈들은 나선형 돌출부에 의해 구분된다. 상기 돌출부와 상기 관(34)의 외부면 사이의 틈은 대략 5㎜이다.

상기 살균기(10)를 통해 흐르는 우유는 상기 형광관(34)과 상기 물결 모양 덮개(26) 사이의 좁은 환형 틈을 통과한다. 상기 우유가 상기 살균기내로 흐를 때, 소용돌이 운동이 우유에 제공되며, 따라서 접선 위치에 배치된 상기 입구 피팅부(20)에 의해 난류가 유도된다. 상기 물결 모양 덮개는 우유가 상기 매니폴드내로 흐를 때 상기 살균기의 길이에 걸쳐 우유에 유도되는 난류를 유지한다. 이것은 모든 우유가 UV 광에 노출되는 것을 보장한다. 상기 난류를 완충시킬 수 있는 역압력을 일으키는 피팅부가 없는 상기 출구 피팅부(20)의 접선 배열은 우유가 살균기의 외부로 매끄럽게 흐르도록 한다.

상기 입구 매니폴드와 피팅부가 유입되는 액체에 난류를 제공하지 않는 경우라도, 상기 덮개의 표면 구조에 의해 상기 유입되는 액체의 부드러운 흐름을 깨고 난류가 유도된다.

최상의 결과는 상기 형광관(34)과 상기 덮개(26) 사이의 틈을 통해 흐르는 우유의 속도가 약 3m/s, 바람직하게 3 내지 3.5 m/s일때 얻어진다는 것을 알았다. 더 느린 흐름 속도에서는 난류의 저하에 따라 모든 우유의 적당한 조사가 이루어질 수 있다. 더 빠른 흐름에서는 버터 형성이 발생하려는 경향이 있다. 또한 더 빠른 속도에서는 상기 관(34)이 코팅되어 UV 광을 차단하는 경향이 있다.

이제 도 5를 참조하면, 참조번호 36은 일반적으로 우유 살균을 위한 장비를 지시하는데, 상기 장비는 낙농장에 조립되고 도 1 내지 도 4를 참조하여 전술된 형태의 살균기(10)를 포함한다.

상기 장비(36)는 펌프(38), 상기 살균기(10)의 상류부에 연결되는 제1 필터(40), 상기 살균기(10)의 하류부에 연결되는 제2 필터(42), 및 벌크 쿨러 탱크(44)를 포함한다. 상기 펌프(38)는 착유기의 우유 수집통(46)에 연결되는 흡입구를 가지며, 상기 착유기의 우유 수집통(46)으로부터 상기 제1 필터(40), 상기 살균기(10) 및 상기 제2 필터(42)를 통해 상기 벌크 쿨러 탱크(44)로 우유를 펌핑 한다.

상기 장비(36)는 상기 살균기(10)로 분기하는 분기 라인(48)을 포함한다. 분기 밸브(50)는 상기 살균기(10)로부터 상기 분기 라인으로의 흐름을 전환하기 위해 제공된다. 필요하다면, 상기 분기 라인(48)은 흐름이 하나의 살균기로부터 다른 살균기로 전환될 수 있도록 제2 살균기(10)에 의해 대체될 수 있다.

상기 필터(40)는 상기 우유 수집통으로부터 수용되는 우유로부터 털과 다른 오염물을 필터링하기 위해 제공된다. 상기 제2 필터(42)는 파손의 경우에 상기 형광관(34)의 유리 파편과 다른 부품이 상기 탱크(44)내로 유입되는 것을 방지하기 위해 제공된다.

2개 이상의 살균기(10)가 직렬로 제공될 수 있다.

우유가 여전히 따뜻한 동안 우유가 자외선 방사를 받는다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 우유의 지방 성분은 온도가 28℃이하로 떨어질때 나머지 성분으로부터 분리되기 시작한다. 이것은 "결정화"로서 참조된다. 우유가 여전히 28℃ 또는 그 이상의 온도가 되는 동안 상기 살균기를 통해 우유를 통과시킴으로써, 상기 지방 성분이 상기 살균기의 내부 표면상에 모이려는 경향이 최소화된다. 그러므로 살균은 우유가 28℃ 이하로 냉각되기 이전에 수행된다.

상기 우유를 조사하기 위한 살균기의 사용이 전술되었더라도, 상기 살균기가 다른 액체를 살균하는데 사용될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 예를 들면, 상기 살균기는 와인과 석유 같은 액체를 살균하는데 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 액체내의 박테리아 수를 감소시키기 위한 살균기에 있어서,

   긴 덮개와, 상기 덮개를 따라 연장하는 긴 형광관을 포함하고, 상기 형광관과 상기 덮개 사이에 틈을 구비하고, 상기 틈을 통해 살균되어야 할 상기 액체가 흐르고, 상기 덮개는 돌기를 구비하는 내부 구성을 가지는데, 사용 중에 상기 돌기 위로 액체가 흘러 흐르는 액체에 난류를 제공하고, 상기 액체를 위한 입구를 포함하며, 상기 입구는 유입되는 액체가 상기 덮개내로 소용돌이치도록 배치되는 것을 특징으로 하는 살균기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 덮개는 그것의 내부 표면에 나선형 홈에 의해 형성되는 나선형 돌출부를 가지며, 상기 돌출부는 살균되어지는 액체가 흐르는 상기 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 살균기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 관과 덮개는 긴 외부 틀내에 있고 상기 외부 틀을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 살균기.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 돌기는 상기 덮개의 내부 표면이 매끈하게 굽은 물결 모양의 형상을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 살균기.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 살균된 액체를 위한 출구를 더 포함하는데, 상기 출구는 상기 틈으로 흐르고 상기 입구의 위치에 의해 상기 액체에 가해지는 소용돌이 운동을 하는 상기 액체가 상기 소용돌이 운동을 하는 액체의 접선 방향인 패스를 따라 상기 출구로 흐르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 살균기.
6. 우유내의 박테리아를 감소하는 방법에 있어서,

   상기 우유가 착유기로부터 자외선 방사를 받는 살균기로 흐르도록 하는 단계를 포함하며, 상기 우유는 28℃ 이하로 냉각되기 이전에 상기 자외선 방사를 받는 것을 특징으로 하는 우유내의 박테리아를 감소하는 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 우유가 자외선 방사를 받은 후 저장 온도까지 내려가도록 상기 우유를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우유내의 박테리아를 감소하는 방법.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 관과 덮개는 긴 외부 틀내에 있고 상기 외부 틀을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 살균기.
9. 청구항 8에 있어서, 살균된 액체를 위한 출구를 더 포함하는데, 상기 출구는 상기 틈으로 흐르고 상기 입구의 위치에 의해 상기 액체에 가해지는 소용돌이 운동을 하는 상기 액체가 상기 소용돌이 운동을 하는 액체의 접선 방향인 패스를 따라 상기 출구로 흐르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 살균기.
10. 삭제

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