KR100732503B1 - 비가열식 유체살균장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비가열식 유체살균장치로서, 유체가 유입되는 유입관(111)이 형성된 유입프레임(110); 살균처리된 유체가 배출되는 유출관(121)이 형성된 유출프레임(120); 상기 유입프레임(110)과 유출프레임(120) 사이에서, 나선축을 중심으로 나선형으로 형성되어, 유체의 유로를 형성하는 나선튜브(130); 상기 나선튜브를 향해 살균파를 조사하는 복수의 살균파발생수단(150); 상기 유입관(111)에 결합되어 유체를 일시 저장하는 탱크(112); 및 상기 탱크(112)에 저장된 상기 유체를 상기 유입프레임(110)을 향해 강제적으로 인입시키는 펌프(116)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비가열식 유체살균장치에 따르면, 식품의 재료가 되는 분체 또는 유체를 가열하지 않고도 비가열식으로 효과적으로 살균할 수 있다.

Description

비가열식 유체살균장치{STERILIZING APPARATUS FOR FLUID WITHOUT HEATING OPERATION}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 측단면도.

도 3은 도 2의 I-I선에서 보는 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 ... 비가열식 유체살균장치

104 ... 지지대

110 ... 유입프레임

111 ... 유입관

120 ... 유출프레임

121 ... 유출관

130 ... 나선튜브

150 ... 살균파발생수단

151 ... 제1살균램프

152 ... 제2살균램프

171 ... 제1메인밸브

173a ... 제1세척밸브

174, 184 ... 제어밸브

181 ... 제2메인밸브

173b ... 제2세척밸브

193 ... 세척부

본 발명은 식품의 원료 또는 식품 자체가 되는 유체를 효과적으로 살균처리할 수 있는 비가열식 유체살균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 살균파 투과형 나선튜브 내에 유체가 이송되는 동안 살균이 가능하도록 살균파를 유체에 조사함으로써 유체를 살균처리할 수 있는 비가열식 살균장치에 관한 것이다.

일반적으로 음식물을 제조하는 재료가 되는 유체는 가열방식으로 살균되고 있다. 즉, 피살균체인 액상형태의 마요네즈, 케첩, 고추장, 된장, 생식재료, 기타 유성스프 등을 살균하기 위해서는 제조공정 중에 고온, 고압으로 열을 가하여 살균하고 있다.

그런데, 이와 같은 분체 및 유체 등의 피살균체를 가열하여 살균하는 종래의 살균방식에 의하면, 제조자가 원래 의도했던 식품재료 상태와는 다른 상태로 되기 쉽다. 즉, 살균가열로 인하여 원래 의도되었던 수분함량, 온도 및 압력 상태, 기타 재료의 강도 기타 상태와는 다른 상태로 변질되는 문제점이 발생한다.

또한, 가열이 되어서는 안되는 식품 재료, 예를 들어 가공이 완성된 후의 식품 재료를 살균하는데는 가열식 살균을 사용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래 기술 및 이와 관련된 여러 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 식품의 재료가 되는 분체 또는 유체를 가열하지 않고 효과적으로 살균할 수 있는 비가열식 살균장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 나선튜브 내에서 이송되는 유체가 와류현상에 의하여 골고루 섞이면서 이송됨으로써 유체가 살균파에 균일하게 노출되어 효과적으로 살균될 수 있는 비가열식 살균장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 짧은 시간 내에 다량의 유체가 살균효과를 거치도록 함으로써 유체를 효과적으로 살균처리할 수 있는 비가열식 유체살균장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비가열식 유체살균장 치는,

유체가 유입되는 유입관(111)이 형성된 유입프레임(110);

살균처리된 유체가 배출되는 유출관(121)이 형성된 유출프레임(120);

상기 유입프레임(110)과 유출프레임(120) 사이에서, 나선축을 중심으로 나선형으로 형성되어, 유체의 유로를 형성하는 나선튜브(130);

상기 나선튜브를 향해 살균파를 조사하는 복수의 살균파발생수단(150);

상기 유입관(111)에 결합되어 유체를 일시 저장하는 탱크(112); 및

상기 탱크(112)에 저장된 상기 유체를 상기 유입프레임(110)을 향해 강제적으로 인입시키는 펌프(116)를 구비하며, 상기 유입관(111)은 전체적인 유체의 유입을 제어하는 제1메인밸브(171)를 구비하고, 상기 유출관(121)은 전체적인 유체의 유출을 제어하는 제2메인밸브(181)를 구비하고, 상기 제1메인밸브(171)와 상기 제2메인밸브(181) 사이의 유입관(111) 및 유출관(121)은, 상기 나선튜브(130)에 부착된 오염물질을 제거하기 위하여, 상기 유입관(111)에 근접하여 배치되어 세척수의 출입을 제어하는 제1세척밸브(173a) 및 상기 유출관(121)에 근접하여 배치되어 세척수의 출입을 제어하는 제2세척밸브(173b)와 결합할 수 있으며, 상기 제1세척밸브(173a)와 상기 제2세척밸브(173b)와의 사이에 설치되는 세척부(193)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 살균파발생수단(150)은,

상기 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 가까이 배치되는 적어도 하나 이상의 제1살균램프(151)와, 상기 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 멀리 배치되는 적어도 하나 이상의 제2살균램프(152)를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 나선튜브(130)는 상기 살균파발생수단(150) 중 제1살균램프(151)를 둘러싸고, 상기 제1살균램프(151)와 상기 제2살균램프(152)의 사이에 개재되도록 나선형으로 형성될 수 있다.

삭제

이하, 본 발명에 따른 비가열식 유체살균장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적 및 구성상의 특징은 첨부된 도면 및 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예들의 설명에 의하여 더욱 명확하게 될 것이다. 또한, 도면들에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조 부호들로 기재되어 있는 점에 주목할 필요가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 사시도이다.

비가열식 유체살균장치(100)는, 유체가 유입되는 유입관(111)이 형성된 유입프레임(110); 살균처리된 유체가 배출되는 유출관(121)이 형성된 유출프레임(120); 유입프레임(110)과 유출프레임(120) 사이에 설치되어 유체의 유로를 형성하는 나선튜브(130); 나선튜브를 향해 살균파를 조사하는 복수의 살균파발생수단(150); 유체를 일시 저장하는 탱크(112) 및 유입관(111)을 통해 유체가 강제 유입되도록 하는 펌프(116)을 포함한다.

유입관(111)은 유체를 일시 저장하는 탱크(112)와 결합되어 있으므로, 유입프레임(110)은 탱크(112)로부터 살균처리하기 위한 유체를 공급받는다. 또한, 유입관(111)은 탱크(112)에 저장된 유체를 유입프레임(110)을 향해 강제적으로 인입시키는 펌프(116)와 별도의 배관(115)을 통해 결합된다. 이로써, 피살균체인 액상형태의 마요네즈, 케첩, 고추장, 된장, 생식재료, 기타 유성스프 등은 탱크(112)에 일시저장되었다가, 펌프(116)로부터의 공기압에 의해 유입프레임(110)을 향해 강제로 이송된다.

한편, 유입프레임(110) 및 유출프레임(120)은 플랜지 구조를 가짐으로써, 다른 배관과 용이하게 결합 및 분리될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

유입프레임(110) 및 유출프레임(120) 사이에는, 상기 살균파 발생수단(150) 외에, 피살균체의 이동을 안내하는 나선튜브(130)가 설치된다. 나선튜브(130)는 피살균체인 유체를 이송 안내하는 역할과, 살균파 발생수단(150)을 보호하는 역할을 겸한다.

도시된 바와 같이, 나선튜브(130)는 나선축을 중심으로 나선형으로 형성된다. 그리고, 나선튜브(130)의 적어도 일측 방향에 나선튜브(130)를 향하여 자외선 등의 살균파를 조사하는 살균파발생수단(150)이 배치된다.

나선축을 향한 나선튜브(130)의 내측에 복수개의 살균파발생수단(150)이 설치되는 것 외에, 나선튜브(130)의 외측에도 다른 복수개의 살균파발생수단(150)이 유입프레임(110)과 유출프레임(120) 사이에 개재될 수 있다. 따라서, 이 경우에는, 나선튜브(130)가 살균파발생수단(150)의 중심축에 가까운 살균파발생수단(150)과 중심축에서 먼 살균파발생수단(150)의 사이에 개재됨으로써, 자외선 등의 살균파를 더욱 원활히 조사받을 수 있다.

나선튜브(130)는 살균파가 통과될 수 있어야 하므로, 금속 기타 살균파 불투 과성 재료가 아닌 재료로 이루어져야 한다. 나선튜브(130)는 예를 들면 석영관이나 유리관, 또는 불소수지(PFA)관 기타 투명 플라스틱 재질로 구현될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 나선튜브(130)는 내열성, 내화학성 및 유연성을 구비한 테프론 튜브로 형성되는 것이 좋다.

살균파 발생수단(150)은 소정 주파수 대역의 살균파를 출력하며, 살균파의 주파수와 세균의 고유주파수가 동일할 때 공진을 일으킴으로써 세균이 사멸하게 된다. 또한, 살균파의 주파수와 피살균체 입자의 고유주파수가 동일할 때 공진에 의한 가열현상으로 인해, 피살균체가 뜨거워져서 살균이 될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 살균파발생수단(150)은, 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 가까이 배치되는 적어도 하나 이상의 제1살균램프(151)와, 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 멀리 배치되는 적어도 하나 이상의 제2살균램프(152)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 제1살균램프(151)와 제2살균램프(152)는 서로 다른 파장의 살균파를 조사할 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 제1살균램프(151)는 253.7nm 파장의 살균파를 발생시키고, 제2살균램프(152)는 184.9nm 파장의 살균파를 발생시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 살균파 발생수단(150)은 오존가스 활성용 살균파(이하 오존파라고 한다)를 방출하는 오존램프를 포함할 수 있다. 오존가스 활성용 살균파인 오존파로는 자외선 램프와 같이 253.7nm 파장의 살균파와 동일한 광을 이용하여도 무방하지만, 184.9nm 파장의 광을 이용하면 더욱 효과적이다. 오존파는 몸체 내부의 산소와 반응하여 산소를 오존으로 활성화시키며, 오존으로 활성화된 가스는 강한 산성의 살균력을 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 살균장치는 자외선에 의한 직접적인 살균과 더불어 오존에 의한 살균력이 배가되므로, 매우 효과적인 살균력을 가지게 된다.

한편, 나선튜브(130)에서 살균처리를 거친 유체는 유출프레임(120)과 결합된 유출관(121)을 통해 배출되어 배출저장부(122)에 저장된다. 배출저장부(122)는 공기배출용 배관(121)을 구비하여, 유체와 함께 배출되는 공기를 배출시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 측단면도이고, 도 3은 도 2의 I-I선에서 보는 단면도이다.

도 2와 같이, 유입프레임(110)과 유출프레임(120)간의 견고한 지지를 위하여 지지대(104)가 양자간에 고정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 지지대(104)는 가급적 살균파발생수단(150)으로부터 방사되는 살균파가 나선튜브(130)에 조사되는 것을 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조에 있어서, 유입관(111)을 통하여 유체가 유입되면, 이 유체는 나선튜브(130)의 유로를 따라 흐른 후 유출관(121)을 통하여 외부로 유출된다.

도 3과 같이, 지지대(104)는 가급적 살균파발생수단(150)으로부터 방사되는 살균파가 나선튜브(130)에 조사되는 것을 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

나선튜브(130)는 살균파발생수단(150) 중 나선축(155)에 가까운 살균램프(151)를 둘러싸고, 살균램프(151)와 나선축(155)에서 먼 살균램프(152)의 사이에 개재되도록 나선형으로 형성되어 있다. 이로써, 나선튜브(130)는 나선축(155) 부근의 살균램프(151)와 나선축의 반대측의 살균램프(152)의 사이에 개재되어, 효과적으로 살균파를 흡수할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 단면도로서, 지지대(104) 뿐 아니라 살균램프(151)도 나선튜브(130)를 지지하고 있다는 점이 도 3의 단면도와 다른 점이다. 도 4에는 투명관(160)이 표시되어 있지만, 투명관(160)이 설치되어 있지 않아도 지지대(104)와 살균램프(151)에 의하여 나선튜브(130)는 거의 원형에 가깝게 유지될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 단면도로서, 지지대(104)가 살균램프(151)보다도 나선축(155)에 가까이 배치되는 점이 도 4의 단면도와 다른 점이다. 따라서, 나선튜브(130)는 지지대(104)가 아니라 살균램프(151) 및/또는 투명관(160)에 의하여 지지된다. 도 5의 실시예의 경우에는, 지지대(104)가 살균램프(151)보다도 나선축(155)에 가까이 있으므로, 살균램프(151)로부터 방사되는 살균파가 지지대(104)에 의해 전혀 방해받지 않는 장점이 있다.

그 밖에, 도 4 및 도 5의 비가열식 유체살균장치의 작용 및 효과는 도 3의 그것과 대동소이하므로, 그 중복되는 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치를 나타낸 측단면도로서, 복수개의 비가열식 유체살균장치(100)가 결합하여 이용될 수 있다는 것을 나타낸 실시예이다. 유입프레임(110)은, 살균파발생수단(150)과 지지체 (104)와 결합되는 제1유입프레임(110a)과, 복수개의 비가열식 유체살균장치들(100)의 제1유입프레임들(110a)을 결합시키고 유입관(111)이 형성된 제2유입프레임(110b)을 포함한다. 또한, 유출프레임(120)은, 살균파발생수단(150)과 지지체(104)와 결합되는 제1유출프레임(120a)과, 복수개의 비가열식 유체살균장치들(100)의 제1유출프레임들(120a)을 결합시키고 유출관(121)이 형성된 제2유출프레임(120b)을 포함한다.

그리고, 나선튜브(130)가 유입프레임(110)과 프레임(120) 사이에 설치되어, 유체의 유로를 형성하고, 살균파발생수단(150)을 둘러싸도록 나선형으로 형성되어 있다.

유입관(111)에는 전체적인 유체의 흐름을 제어하는 제1메인밸브(171)와, 소정의 화합물질의 출입을 제어하는 다수의 화학물질제어밸브(172)와, 세척을 위한 세척수의 출입을 제어하는 제1세척밸브(173a)가 설치될 수 있다. 또, 유출관(121)에는 살균처리된 유체의 흐름을 제어하는 제2메인밸브(181)와, 세척수의 출입을 제어하는 제2세척밸브(173b)가 설치될 수 있다.

화학물질제어밸브(172)는 살균처리효율을 높이기 위한 오존이나, 펜톤, 또는 과산화수소를 제공하는 배관들과 연결되며, 이들 화학물질은 그 자체로서 유체를 살균시킬 수 있음은 물론, 살균램프(152)로부터 조사된 오존파에 의해 오존으로 활성화되어 살균력이 강화될 수 있다. 과산화수소를 오존으로 활성화시키기 위한 오존파로서는 184.9nm 파장의 오존파가 이용되는 것이 바람직하다.

그 밖에, 복수개의 수질살균살균처리장치(100)가 결합되어 이용됨에 따른 작 용, 효과는 상기한 실시예들과 동일하므로 그 중복된 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비가열식 유체살균장치의 측단면도이다. 비가열식 유체살균장치는 단독으로 사용될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 2 개 이상을 사용할 수도 있다. 이 경우, 보다 많은 양의 유체를 효과적으로 살균처리할 수 있으며, 이를 위하여 여러개의 비가열식 유체살균장치를 배관으로 연결하는 것이다. 2개의 비가열식 유체살균장치를 예로 들어 설명하면, 2개의 비가열식 유체살균장치를 유입관(111)과, 유출관(121)에 병렬로 연결시킨다.

이때, 유입관(111)에는 전체적인 유체의 흐름을 제어하는 제1메인밸브(171)와, 소정의 화합물질의 유입 및 유출을 제어하는 다수의 화학물질제어밸브(172)와, 세척을 위한 세척수의 유출을 제어하는 제1세척밸브(173a)가 설치된다. 여기서, 화학물질제어밸브(172)는 처리하고자 하는 유체의 성질에 따라 살균처리효율을 높이기 위하여 오존이나, 펜톤, 또는 과산화수소를 제공하는 배관들과 연결됨으로써, 이들 화학물질들의 유입 및 유출을 제어한다.

또, 유출관(121)에는 살균처리된 유체의 흐름을 제어하는 제2메인밸브(181)와, 세척수의 유입을 제어하는 제2세척밸브(173b)가 설치된다. 한편, 비가열식 유체살균장치(100)와 메인유입관(170), 그리고 비가열식 유체살균장치(100)와 메인유출관(180) 사이의 배관에는 각각의 비가열식 유체살균장치로 유입되는 유체의 흐름을 개별적으로 제어하는 제어밸브(174,184)가 각각 설치된다.

그리고, 비가열식 유체살균장치(100)의 나선튜브(130)내에 부착된 오염물질을 제거하기 위하여, 제1세척밸브(173a)와 제2세척밸브(173b)와의 사이에 오존 및/ 또는 기포를 발생시키는 세척부(193)가 설치된다.

이와 같은, 비가열식 유체살균장치(100)는 양식장, 살균처리처리소, 공장내 정수장, 아파트단지용 정수장치 및 가정용 정수장치 등에 이용될 수 있으며, 유체가 여러 나선튜브의 경로를 통해 나뉘어지므로 살균파를 방해하지 않아 살균램프의 조사효율이 매우 높다. 또한, 유체가 고속으로 흐름으로 인한 와류현상으로 짧은 시간동안에 큰 표면적에 걸쳐 살균세척효과가 나타난다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 비가열식 유체살균장치는 다음과 같은 효과를 가져올 수 있다.

첫째, 식품의 재료가 되는 분체 또는 유체를 가열하지 않고도 비가열식으로 효과적으로 살균할 수 있는 비가열식 살균장치가 제공된다.

둘째, 광원으로부터 조사되는 살균파가 다량의 불투명한 유체에 의해 방해받지 않고 유체가 여러 나선튜브의 경로를 통해 나뉘어지므로 살균파를 방해하지 않아 살균램프의 조사효율이 매우 높다.

셋째, 유체가 고속으로 흐름으로 인한 와류현상에 의하여 짧은 시간동안에 큰 표면적(반응면적)에 걸쳐 살균세척효과가 나타나며, 긴 거리의 나선튜브(130) 경로를 거치므로 상대적으로 충분한 시간 동안 살균파 효과를 거치도록 함으로써 유체를 효과적으로 살균처리할 수 있다.

이상, 도면을 참조한 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었으나 이는 본 발명을 쉽게 이해하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 한다. 또한, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 목적 및 구성으로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 도출하는 것이 가능하지만, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다는 점을 이해할 것이다.

Claims (4)

1. 유체가 유입되는 유입관(111)이 형성된 유입프레임(110);

   살균처리된 유체가 배출되는 유출관(121)이 형성된 유출프레임(120);

   상기 유입프레임(110)과 유출프레임(120) 사이에서, 나선축을 중심으로 나선형으로 형성되어, 유체의 유로를 형성하는 나선튜브(130);

   상기 나선튜브를 향해 살균파를 조사하는 복수의 살균파발생수단(150);

   상기 유입관(111)에 결합되어 유체를 일시 저장하는 탱크(112); 및

   상기 탱크(112)에 저장된 상기 유체를 상기 유입프레임(110)을 향해 강제적으로 인입시키는 펌프(116)를 구비하며,

   상기 유입관(111)은 전체적인 유체의 유입을 제어하는 제1메인밸브(171)를 구비하고, 상기 유출관(121)은 전체적인 유체의 유출을 제어하는 제2메인밸브(181)를 구비하고,

   상기 제1메인밸브(171)와 상기 제2메인밸브(181) 사이의 유입관(111) 및 유출관(121)은, 상기 나선튜브(130)에 부착된 오염물질을 제거하기 위하여, 상기 유입관(111)에 근접하여 배치되어 세척수의 출입을 제어하는 제1세척밸브(173a) 및 상기 유출관(121)에 근접하여 배치되어 세척수의 출입을 제어하는 제2세척밸브(173b)와 결합하고,

   상기 제1세척밸브(173a)와 상기 제2세척밸브(173b)와의 사이에 설치되는 세척부(193)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비가열식 유체살균장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 살균파발생수단(150)은,

   상기 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 가까이 배치되는 적어도 하나 이상의 제1살균램프(151)와, 상기 나선튜브(130)의 나선축(155)에서 멀리 배치되는 적어도 하나 이상의 제2살균램프(152)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비가열식 유체살균장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 나선튜브(130)는 상기 살균파발생수단(150) 중 제1살균램프(151)를 둘 러싸고, 상기 제1살균램프(151)와 상기 제2살균램프(152)의 사이에 개재되도록 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 비가열식 유체살균장치.
4. 삭제

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