KR100828533B1 - 펌핑 가능한 재료를 액상 한제로 연속 냉각하는 장치 및방법 - Google Patents

펌핑 가능한 재료를 액상 한제로 연속 냉각하는 장치 및방법 Download PDF

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닐 한네이
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 시스템은, 급송 입구, 액상 한제 입구, 및 냉각 제품 출구를 구비하는 인라인 연속 기계식 혼합기; 액상 한제를 액상 한제 입구로 안내하도록 되어 있는 극저온 액체 저장 및 주입 시스템; 펌핑 가능한 재료를 급송 입구로 안내하도록 되어 있는 급송 시스템을 포함한다.

Description

펌핑 가능한 재료를 액상 한제로 연속 냉각하는 장치 및 방법{PROCESS AND APPARATUS FOR CONTINOUS COOLING OF PUMPABLE MATERIAL WITH A LIQUID CRYOGEN}
도 1은 본 발명의 실시예의 개략적인 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체 질소 유동, 제품 유동, 및 소정 액체 질소 칼로리량에 대한 냉각 요건 사이의 예시적인 관계를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 인라인 연속 기계식 혼합기
3 : 관형 용기
5 : 동축 혼합 샤프트
7 : 패들 혹은 혼합 요소
9 : 전기 구동 모터
11 : 펌핑 가능한 재료의 입구
13 : 한제 입구
14 : 한제 주입 노즐
15 : 냉각된 펌핑 가능한 재료의 출구
17 : 공급 용기
19, 23, 27, 31, 33, 37, 39 : 라인
21 : 펌프
25 : 한제 저장 탱크
29 : 유량 제어 밸브
35 : 제품 리시버
41 : 온도 요소
43 : 제어기
45 : 제어 신호 라인
가공 식품, 과자, 조제약, 건강 관리 제품, 화장품, 특수 화학 제품, 및 그 밖의 고가 제품의 제조에 있어서, 펌핑 가능한 재료의 냉각을 위한 공정은 중요하다. 쉘-앤드-튜브(shell-and-tube)형, 표면 스크레이핑식(scraped surface), 튜브-인-튜브(tube-in-tube)형, 코일-인-케틀(coil-in-kettle)형, 및 다중판형을 비롯한 다양한 타입의 간접 열 교환기에 있어서, 냉각수, 냉매, 또는 저온 공정 흐름과의 간접 열교환에 의해 냉각이 수행될 수 있다. 별법으로서, 펌핑 가능한 재료와 냉각수, 저온 가스, 또는 기화성 극저온 액체 등의 냉각제와의 직접 접촉에 의해 냉각이 수행될 수 있다.
펌핑 가능한 재료의 냉각은 회분식 공정 또는 연속 공정으로 실시될 수 있다. 특정 용례, 예컨대 가공 식품의 제조에 있어서, 바람직하지 못한 박테리아의 성장을 촉진하는 온도 범위에서의 냉각 시간을 최소화하기 위해, 급속 냉각이 요구된다. 가공 식품 산업에 기화성 극저온 액체를 적용하는 것은, 따뜻한 중간 재료 및/또는 최종 가공 식품의 급속 냉각에 유익하다.
펌핑 가능한 재료를 기화성 극저온 액체로 냉각하는 것은, 정적 인라인 혼합기를 사용하는 혼합 회분식 공정 또는 연속 공정으로 수행될 수 있다. 당업계에서는 기화성 극저온 액체를 이용하는 냉각 방법, 특히 한제의 기화에 의해 냉각을 행하는 연속 공정의 개량을 요구하고 있다. 이러한 요구는 이하의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 후술하는 실시예에 의해 해결된다.
본 발명의 실시예는 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 (a) 급송 입구와, 액상 한제(寒劑) 입구, 그리고 냉각 제품 출구를 구비하는 인라인 연속 기계식 혼합기; (b) 액상 한제를 액상 한제 입구로 안내하도록 되어 있는 극저온 액체 저장 및 주입 시스템; (c) 펌핑 가능한 재료를 급송 입구로 안내하도록 되어 있는 급송 시스템을 포함한다. 이 시스템은 냉각 제품 출구에 연결되어 있는 제품 리시버로서, 기화된 한제를 냉각 제품으로부터 분리시켜 최종 냉각 제품 및 기화된 한제를 제공하도록 되어 있는 제품 리시버를 더 포함한다. 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서(paddle mixer), 단일 로터 혼합기, 다중 로터 혼합기, 핀 믹서(pin mixer), 중간 전단 혼합기, 고 전단 혼합기, 축류 혼합기, 횡류 혼합기, 프로펠러 믹서, 표면 스크레이핑식 혼합기, 및 터빈 혼합기로 이루어 진 그룹에서 선택될 수 있다.
인라인 연속 기계식 혼합기는 전기 모터에 의해 구동되고; 전기 모터의 정격 출력 및 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적은 그 특성이 출력 대 체적의 비로 나타내어지며, 이 출력 대 체적의 비는 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적(ℓ)당 0.3 내지 2.0 kW의 범위 내에 있다.
액상 한제 입구는 급송 입구에 인접하게 배치된다. 상기 시스템은 급송 입구와 중간 냉각 제품 출구 사이에 배치되는 하나 이상의 추가 액상 한제 입구를 더 포함할 수 있다. 극저온 액체 저장 및 주입 시스템은 대개 액체 질소, 액체 이산화탄소, 액체 아르곤, 및 액체 공기로 이루어진 그룹에서 선택되는 액상 한제를 저장 및 주입하도록 되어 있다.
액상 한제 입구는 노즐과, 이 노즐을 가열하기 위한 가열 시스템을 포함할 수 있다. 인라인 연속 기계식 혼합기는 내면 및 외면이 있는 벽을 갖는 용기와, 상기 내면을 가열하도록 되어 있는 혼합기 가열 시스템을 대개 포함하며, 이 경우에 액상 한제 입구는 노즐과, 이 노즐을 가열하기 위한 노즐 가열 시스템을 포함할 수 있다. 상기 혼합기 가열 시스템은 상기 용기의 외면에 접촉하는 순환 온수 재킷, 상기 용기의 외면에 마련되는 증기식 온도 유지기(steam tracing), 및 상기 용기의 외면에 마련되는 전기 저항 히터로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 노즐은 구리, 황동, 청동, 알루미늄, 및 이들 금속의 혼합물로부터 선택되는 열 전도성 금속을 포함할 수 있고, 이 열 전도성 금속은 상기 혼합기 가열 시스템과 상기 용기의 내면 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 열 접촉한다.
이 실시예는 중간 급송 입구 및 제2 냉각 제품 출구를 구비하는 추가 인라인 연속 기계식 혼합기를 더 포함하고, 상기 인라인 연속 기계식 혼합기(a)의 중간 냉각 제품 출구는 상기 추가 인라인 연속 기계식 혼합기의 중간 급송 입구에 연결된다. 상기 추가 인라인 연속 기계식 혼합기는 상기 중간 급송 입구에 인접하게 배치되고 상기 극저온 액체 저장 및 주입 시스템(b)에 연결되는 액상 한제 입구를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은,
(a) (1) 급송 입구, 액상 한제 입구 및 냉각 제품 출구를 구비하는 인라인
연속 기계식 혼합기;
(2) 액상 한제를 액상 한제 입구로 안내하도록 되어 있는 극저온 액체
저장 및 주입 시스템;
(3) 펌핑 가능한 재료를 상기 급송 입구로 안내하도록 되어 있는 급송
시스템
을 포함하는 펌핑 가능한 재료 혼합 및 냉각용 시스템을 마련하는 단계;
(b) 펌핑 가능한 재료를 상기 급송 시스템 안으로 안내하고 상기 급송 입구를 통해 상기 인라인 연속 기계식 혼합기 안으로 안내하는 단계;
(c) 액상 한제를 상기 액상 한제 입구를 통해 상기 인라인 연속 기계식 혼합기 안으로 안내하는 단계;
(d) 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼 합기를 통과하는 동안에 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료를 혼합하여, 상기 액상 한제를 기화시키고 상기 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 단계;
(e) 냉각 제품 출구를 통해 냉각 제품을 인출하는 단계를 포함한다.
이 실시예는 냉각 제품 출구에 연결되어 있는 제품 리시버를 마련하는 단계와, 냉각 제품을 제품 리시버 안으로 안내하는 단계와, 기화된 한제를 중간 냉각 제품으로부터 분리시키는 단계와, 최종 냉각 제품 및 기화된 한제를 제품 리시버로부터 인출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 액상 한제는 액체 질소, 액체 이산화탄소, 액체 아르곤, 및 액체 공기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 액상 한제 대 상기 펌핑 가능한 재료의 질량 유량비는 0.1 내지 2.0일 수 있다.
상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서이며, 이 패들 믹서는 400 내지 2000 rpm의 회전 속도로 작동될 수 있는 것이다. 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기에 체류하는 시간은 1 내지 60초일 수 있다.
상기 펌핑 가능한 재료는 수중유적형(oil-in-water) 에멀션, 유중수적형(water-in-oil) 에멀션, 고체-액체 슬러리, 페이스트(paste), 액체, 펌핑 가능한 유동성 분말로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 펌핑 가능한 재료는 마요네즈, 토핑, 소스, 수프, 우유 함유 혼합물, 마가린, 아이스크림, 푸딩, 무스 제품, 치즈와 커드 제품(cheese and curd products), 페스토(pestos), 처트니(chutneys), 및 음료로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
상기 실시예의 변형례에서, 상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서이고, 상기 펌핑 가능한 재료는 마요네즈이며, 상기 액상 한제는 액체 질소일 수 있 다. 이 변형례에서, 상기 패들 믹서는 500 내지 900 rpm의 회전 속도로 작동될 수 있다.
상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 내면 및 외면이 있는 벽을 갖는 용기와, 상기 내면을 가열하도록 되어 있는 혼합기 가열 시스템을 대개 포함하여, 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기를 통과하는 동안에 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료를 혼합하고, 이와 동시에 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기의 내면에서 얼어붙는 것을 방지한다. 상기 액상 한제 입구는 노즐과, 이 노즐을 가열하기 위한 노즐 가열 시스템을 포함하여, 액상 한제를 상기 액상 한제 입구를 통해 상기 인라인 연속 기계식 혼합기 안으로 안내하고, 이와 동시에 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 노즐에서 얼어붙는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예는 펌핑 가능한 재료와 한제가 인라인 연속 기계식 혼합기를 통과하여 유동하는 동안에, 상기 펌핑 가능한 재료를 기화성 극저온 액체 또는 한제와 함께 혼합함으로써, 상기 펌핑 가능한 재료를 신속하게 냉각하는 연속 공정에 관한 것이다. 한제가 기화할 때, 상기 펌핑 가능한 재료는 냉각되고 증기가 형성된다. 이러한 냉각은 상기 펌핑 가능한 재료로부터 상기 한제로 열이 직접 전달되는 것을 특징으로 하는데, 이 경우에 열은 한제의 증발 잠열 및 가온 증기의 현열(顯熱)에 의해 열이 흡수된다. 인라인 연속 기계식 혼합기로부터 배출된 것은 제품 리시버에 유입되며, 이 제품 리시버는 기화된 한제를 중간 냉각 제품으로부터 분리하고 빼내어 최종 냉각 제품과 기화된 한제를 제공한다. 선택적으로, 소량의 기체가 채워진 제품, 휘핑 제품, 또는 무스 제품을 제공하는 것이 요망되는 경우에는, 약간의 잔류 기체가 냉각 제품에 남아있을 수 있다.
"냉각"이란 용어는 펌핑 가능한 재료로부터 열을 제거하는 것으로서 정의되며, 여기서 제거되는 열은 펌핑 가능한 재료의 구성 요소의 현열과 잠열 중 어느 하나, 또는 양자 모두일 수 있다. 펌핑 가능한 재료의 구성 요소는 적절한 냉각 조건하에서 액체 상태로부터 고체 상태로 변화할 수 있다.
인라인 연속 기계식 혼합기를 통해 펌핑될 수 있다면, 즉 펌핑 가능한 재료이라면, 다양한 재료가 본 발명의 실시예를 이용하여 처리될 수 있다. 이러한 펌핑 가능한 재료로는, 예컨대 가공 식품, 과자, 조제약, 건강 관리 제품, 화장품, 특수 화학 제품, 및 제조 공정에서 신속한 직접 냉각을 필요로 하는 그 밖의 고가 제품 등을 들 수 있다. 펌핑 가능한 재료로는, 예컨대 수중유적형 에멀션, 유중수적형 에멀션, 고체-액체 슬러리, 페이스트, 액체, 또는 펌핑 가능한 유동성 분말 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 신속 냉각 공정은 가공 식품 산업에 특히 유용하다. 상기 냉각 공정에 의해 유익하게 냉각될 수 있는 식품으로는, 예컨대 마요네즈, 토핑, 소스, 수프, 우유 함유 혼합물, 마가린, 아이스크림, 푸딩, 무스 제품, 치즈와 커드 제품, 페스토, 처트니, 및 음료 등을 들 수 있다. 본원에 기술된 실시예를 사용하여 임의의 펌핑 가능한 식품 또는 중간 재료를 냉각할 수 있다. 재료를 냉동하거나 부분적으로 냉동하여 냉동 과자, 얼음 과자, 냉동 토핑 등과 같은 펌핑 가능한 제품을 만드는 데, 상기 냉각 공정을 사용할 수 있다.
"펌핑 가능한 재료"란 용어는 인라인 연속 기계식 혼합기를 통과하여 유동하게 될 수 있는 임의의 재료로서 정의된다. 상기 재료를 상기 혼합기를 통해 강제 이동시키는 데 필요한 가압 구동력은 임의의 공지된 가압 장치에 의해 제공될 수 있다. 이러한 가압 장치는 당업계에 공지된 임의의 타입의 정변위 펌프, 예컨대 진행 공동 펌프, 피스톤 펌프, 기어 펌프, 로브 펌프, 사인 펌프, 다이아프램 펌프, 연동 펌프, 또는 스크류 펌프일 수 있다. 별법으로서, 가압 장치는 중력, 가압 기체, 또는 가압 액체에 의해 가압 구동력을 제공할 수 있다.
본원에서 "급송 시스템"이란 용어는, 전술한 가압 구동력을 제공하는 가압 장치를 구비한 인라인 연속 기계식 혼합기(이에 한정되는 것은 아님)에 상기 펌핑 가능한 재료를 안내하도록 되어 있고, 상기 가압 장치로부터 상기 인라인 연속 기계식 혼합기까지 배관되어 있는 장치로서 정의된다.
"인라인 연속 기계식 혼합기"라는 용어는 입구 및 출구를 구비한 용기로서, 하나 이상의 기계식 혼합 장치가 혼합 용기 내에서 상기 입구 및 출구 사이에 배치되어 있고, 펌핑 가능한 재료가 상기 용기를 통과할 때 펌핑 가능한 재료를 혼합하도록 되어 있는 용기로서 정의된다. 기계식 혼합 장치는, 펌핑 가능한 재료가 용기를 통과할 때 펌핑 가능한 재료의 물리적, 기계적 혼합을 조장하는 회전 혹은 이동 요소이다. 회전 혹은 이동 요소로는, 예컨대 패들, 핀, 스크레이퍼, 프로펠러, 터빈, 또는 펌핑 가능한 재료를 전단하여 혼합시키는 그 밖의 장치를 들 수 있다. 예시적인 인라인 연속 기계식 혼합기 타입은, 예컨대 용기를 관통하고 방사형 패들, 핀, 또는 스크레이퍼 등과 같은 전단 유도 요소가 장착되어 있는 동축 샤프트 를 구비하는 관형 축류 용기를 포함할 수 있다. 펌핑 가능한 재료가 관형 용기를 통해 유동할 때, 상기 동축 샤프트가 회전하여 펌핑 가능한 재료의 혼합을 일으킨다.
액상 한제는 비등점이 주변 온도보다 낮은, 구체적으로는 약 -40℃ 보다 낮은 임의의 액체로서 정의된다. "액상 한제", "극저온 액체", 및 "한제"는 동등한 것이며 동일한 의미를 갖는다.
펌핑 가능한 재료가 인라인 연속 기계식 혼합기의 벽에서 얼어붙는 것을 방지하기 위해, 상기 벽은 임의의 적절한 수단, 예컨대 상기 혼합 용기의 외면에 접촉하는 순환 온수 재킷, 상기 용기의 외면에 마련되는 증기식 온도 유지기, 및/또는 상기 용기의 외면에 마련되는 전기 저항 히터 등에 의해 가열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 유용한 시스템의 예가 도 1의 개략적인 공정 흐름도에 도시되어 있다. 예시적인 인라인 연속 기계식 혼합기(1)는 관형 용기(3), 동축 혼합 샤프트(5), 패들 혹은 혼합 요소(7), 전기 구동 모터(9), 펌핑 가능한 재료의 입구(11), 한제 입구(13), 및 냉각된 펌핑 가능한 재료의 출구(15)를 포함한다. 전기 모터의 정격 출력 및 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적은 그 특성이 출력 대 체적의 비로 나타내어질 수 있으며, 이 출력 대 체적의 비는 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적(ℓ)당 0.3 내지 2.0 kW의 범위 내에 있다. 냉각되는 공급 재료는 필요에 따라 공급 용기(17)에 저장될 수 있고, 라인(19)을 경유하여 펌프(21)로 유동되며, 라인(23)을 경유하여 상기 펌핑 가능한 재료의 입구(11)로 펌핑된다. 액상 한제는 절연형 한제 저장 탱크 혹은 듀어(dewar)(25)에 저장되고, 라인(27), 유량 제어 밸브(29), 및 라인(31)을 경유하여 한제 입구(13)로 유동한다. 한제 주입 노즐(14)을 사용하여 한제를 상기 공급 재료에 주입할 수 있으며, 필요에 따라 반경 방향으로 배향되는 복수 개의 노즐을 사용할 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 타입의 절연형 액상 한제 저장 및 배관 시스템을 사용할 수 있다.
별법으로서, 공급 용기(17)와 인라인 연속 기계식 혼합기(1) 사이에 충분한 수두(head)가 제공되는 경우에, 상기 공급 재료는 펌프(21)를 사용하지 않고 중력에 의하여 라인(19 및 23)을 통해 유동할 수 있다. 추가적으로 또는 별법으로서, 공급 재료는 공급 용기(17)의 상부 공간에 있는 기체 혹은 액체에 의해 가압될 수 있고, 이렇게 가압된 공급 재료는 라인(19 및 23)을 통해 유동하게 된다.
냉각된 펌핑 가능한 재료는 출구(15) 및 라인(33)을 경유하여 혼합기를 빠져나가 제품 리시버(35)로 유동할 수 있으며, 이 제품 리시버에서는 기화된 한제, 물, 및 부산물(존재하는 경우)이 필요에 따라 상기 냉각된 재료로부터 분리될 수 있다. 별법으로서, 냉각된 재료는 상기 냉각된 펌핑 가능한 재료의 출구(15)로부터 제품 포장 단계(도시 생략)까지 직접적으로 유동할 수 있다. 한제 증기는 라인(37)을 통해 배출되고, 최종 냉각 제품은 라인(39)을 통해 인출된다. 한제의 유량은 유량 제어 밸브(29)를 통해 수동으로 제어될 수 있다. 별법으로서, 한제의 유량은, 냉각된 재료의 온도를 온도 요소(41)에 의해 측정하고, 이렇게 측정한 온도를 사용하여 제어기(43)가 제어 신호 라인(45)을 통해 한제의 유량을 제어함으로써 제어될 수 있다. 그 밖의 한제 유량 제어 방법도 가능하다. 예컨대, 라인(23)에 있는 공급 재료의 온도를 측정하고, 이를 유량 제어 밸브(29)에 의한 한제의 피 드포워드(feedforward) 제어에 사용할 수 있다.
작동 효율 또는 작업량을 증대시키기 위하여, 도 1에 도시된 시스템의 프로세스를 변경할 수 있다. 예컨대, 관형 용기(3)를 따라 복수 개의 한제 주입 지점을 사용할 수 있다. 다른 변형예에서, 2개 이상의 인라인 연속 기계식 혼합기를 직렬 및/또는 병렬로 배치할 수 있다. 관형 혼합기는 수평, 수직, 또는 최적 성능에 필요한 임의의 각도로 장착될 수 있다. 필요에 따라, 추가 성분이 관형 용기(3)의 입구에 또는 그 근방에 있는 다른 입구(도시 생략)를 통해 도입될 수 있다. 이러한 추가 성분으로는, 예컨대 허브, 조미료, 팔모썰기된 양파 등을 들 수 있다.
상기 용기의 내면을 가열하여 펌핑 가능한 재료가 상기 용기의 내면에서 얼어붙거나 들러붙는 것을 방지하기 위해, 관형 용기(3)의 외면을 적절한 수단(도시 생략)으로 가열할 수 있다. 가열 수단으로는, 예컨대 상기 용기의 외면에 접촉하는 순환 온수 재킷, 상기 용기의 외면에 마련되는 증기식 온도 유지기, 및/또는 상기 용기의 외면에 마련되는 전기 저항 히터 등을 들 수 있다. 또한, 펌핑 가능한 재료가 노즐의 내면 및/또는 외면에 얼어붙고 들러붙는 것을 방지하기 위해, 한제 주입 노즐(14)을 가열할 수 있다. 이러한 노즐의 가열은, 예컨대 노즐의 적어도 일부분을 구리, 황동, 청동, 알루미늄, 또는 이들의 혼합물 등의 열 전도성 금속으로 제조하는 것에 의해 달성되며, 이 경우 열 전도성 금속은 상기 혼합 용기 가열 시스템과 상기 용기의 내면 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 열 접촉한다. 펌핑 가능한 제품과 접촉하는 노즐의 표면은, 예컨대 펌핑 가능한 재료가 식품, 조제 약 품, 또는 부식성 제품인 경우에 스테인레스강으로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 일반적인 타입의 연속형 혼합기로는, 예컨대 패들 믹서, 단일 로터 혼합기, 다중 로터 혼합기, 핀 믹서, 중간 전단 혼합기, 고 전단 혼합기, 축류 혼합기, 횡류 혼합기, 프로펠러 믹서, 표면 스크레이핑식 혼합기, 및 터빈 혼합기 등을 들 수 있다. 도 1에 예시된 시스템에 맞추어질 수 있는 예시적인 시판 인라인 연속 기계식 혼합기로는, 독일의 에어로믹스 게엠베하(AEROMIX Gmbh)에서 판매하는 다양한 모델의 축방향 패들 믹서가 있다. 표면 스크레이핑식 혼합기는 표면 스크레이핑식 열교환기일 수 있으며, 이 표면 스크레이핑식 열교환기는, 미국 위스콘신주 델라반에 소재하는 와우케샤 체리-버렐(Waukesha Cherry-Burrel)에서 시판하는 표면 스크레이핑식 열교환기인 보테이터(Votator)(등록상표) 라인과, 알파 라발(Alfa Laval)에서 시판하는 컨덤(Conterm)(등록상표) 교환기 및 비스코라인(Viscoline) 교환기와, 네덜란드 소재의 GMF-Gouda에서 시판하는 써모로터(Thermorotor) 교환기와, 독일의 슈뢰더 콤비네이터(Schroeder Kombinator), 그리고 APV/Invensys에서 시판하는 표면 스크레이핑식 열교환기에서 선택되는 것이다. 표면 스크레이핑식 열교환기를 사용하는 경우, 외벽은 냉각되기보다는 가열될 것이며, 이러한 가열은, 예컨대 상기 용기의 외면에 마련되는 순환 온수 재킷, 증기식 온도 유지기, 및/또는 전기 저항 히터 등의 적절한 수단에 의해 제공될 수 있다.
도 1의 시스템은 필요한 냉각 정도, 냉각되는 펌핑 가능한 재료의 특성, 및 최종 냉각 제품의 사양에 따라 다양한 공정 조건으로 작동될 수 있다. 제어 가능 한 공정 변수로는, 예컨대 처리되는 펌핑 가능한 재료의 단위량 당 공급되는 액상 한제의 양과, 처리되는 펌핑 가능한 재료의 단위량 당 혼합 정도(예컨대, 패들 믹서의 회전 속도) 및 제공되는 혼합 에너지의 양과, 펌핑 가능한 재료의 인라인 연속 기계식 혼합기에서의 체류 시간과, 가열된 혼합기의 벽 및 한제 주입 노즐의 온도, 그리고 한제의 특성 등이 있다. 통상의 작동 파라미터 범위로는, 예컨대 0.1 내지 2.0의 액상 한제 대 펌핑 가능한 재료의 질량 유량비와, 400 내지 2000 rpm의 패들 믹서 회전 속도와, 약 1 내지 60 초의 펌핑 가능한 재료의 인라인 연속 기계식 혼합기에 있어서의 체류 시간, 그리고 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적(ℓ)당 0.3 내지 2.0 kW의 인라인 연속 기계식 혼합기 구동용 전기 모터의 비전력(比電力) 소비량 등을 들 수 있다.
극저온 냉각되는 인라인 연속 기계식 혼합기는, 냉각을 실시하는 동안에 휘핑(whipping) 또는 무싱(moussing)에 의해 최종 제품 안으로 기체를 도입하는 데 사용될 수 있다. 크림, 아이스크림, 및 마가린 등의 냉동 휘핑 제품을 제공하기 위해, 휘핑 제품을 냉동 범위로 냉각할 수 있다. 요망되는 제품의 사양에 따라 한제를 선택할 수 있다. 예컨대, 특정 경우에서는 질소가 요구되며, 이는 질소의 불활성과 중립성 때문이다. 그 밖의 용례에서, 이산화탄소의 산성 및 박테리아 성장 억제성이 바람직한 경우에는 이산화탄소를 사용하여 제품을 냉각시킬 수 있다.
액체 질소(LIN)는 본 발명의 다양한 실시예에 사용하기에 유익한 한제이다. 시스템의 작동 중에 요구되는 LIN 주입량은, 예컨대 (1) 공급되는 액체 질소의 순도 및 기화 잠열과, (2) 냉각 및/또는 냉동되는 제품의 열적 특성과, (3) 냉각 및/ 또는 냉동되는 제품의 최종 온도와, (4) 냉각 및/또는 냉동되는 제품의 양 또는 유량, 그리고 (5) 공정 및 설비의 열 손실 등과 같은 다양한 파라미터의 함수이다.
LIN으로부터 얻어질 수 있는 냉각의 칼로리량은, LIN의 특성과 LIN이 사용되는 곳의 효율, 즉 기체가 방출되는 온도와 LIN을 공급하고 사용하는 설비의 작동 특성에 의존한다. 예컨대, 기화 잠열, 가온 증기의 현열, 및 시스템의 대표적인 열 손실을 포함하는 LIN 기화에 의해 제공되는 통상의 냉기량으로서, 340 kJ/kg의 칼로리량을 취할 수 있다. LIN 공급물이 과냉각되고 기체 비율이 감소하는 경우, 상기 칼로리량은 예컨대 360 kJ/kg으로 증대될 수 있다.
모든 화학물 또는 식품은 그 성분의 특성으로 인하여 서로 다른 냉각률 및 냉동률을 갖는다. 예컨대, 하나의 액체를 50℃에서 5℃로 냉각하기 위한 냉각량은, 다른 액체를 동일한 온도 범위에 걸쳐 냉각하기 위한 냉각량과는 다른 냉각량을 대개 필요로 할 것이다. 실제 제공되는 냉각량은 제품에 있어서 kJ/kg으로 표현될 수 있다. 음식물을 응고점 아래로 냉각하는 동안에는, 음식물의 비열이 비교적 일정하기 때문에 비교적 선형의 냉각률이 대개 나타난다. 예컨대, 물이 0℃에서 얼음을 형성하기 시작할 때까지, 물은 1℃ 당 ~4.2 kJ/kg의 비열로 냉각한다. 대부분 물로 이루어진 액체 식품의 경우, 물이 아닌 성분이 응고점을 낮추기 때문에 상기 일정한 냉각률이 0℃ 아래까지 진행할 수 있다. 예컨대, 한 가지 타입의 마요네즈는 응고점이 약 -5℃이고 상기 응고점보다 높은 온도에서 비열이 3.0 kJ/kg인 것으로 확인되었다. 따라서, 30℃에서 -5℃로 냉각하는 데에는 105 kJ/kg의 냉각이 필요하다.
냉각되는 제품이 일단 비열 및 필요한 공정 요건으로 특징 지워지면, 액체 질소 냉각에 있어서 예상되는 요건을 결정할 수 있다. 도 2는 LIN 유동, 제품 유동, 및 소정 LIN 칼로리량에 대한 냉각 요건 사이의 한 가지 예시적인 관계를 보여준다. 그 밖의 변수도 도 2에 도시된 LIN 요건의 관계를 변경할 수 있다. 이러한 변수로는, 예컨대 주변 온도에 의해 변화하는 열 손실과, 냉각되는 특정 제품의 혼합열과, 개개의 공정 요건, 그리고 특정 설비의 열 전달 및 열 손실 특성 등을 들 수 있다.
후술하는 예는 본 발명의 실시예를 예시하지만, 본 발명은 본원에 기술된 특정 세부 사항에 제한되지 않는다.
예 1
제품이 반죽 점도가 되고 부분적으로 결빙하게 되도록, 펌핑 가능한 브로콜리 크림 소스를 8.2℃에서 0℃ 아래의 온도로 냉각하여, 소스 펠릿(sauce pellets)을 형성하기에 적합하게 냉각된 소스를 만들었다. 냉각 공정은 도 1에 도시된 시스템을 이용하였다. 공급 용기(17)는 소스 저장용 900ℓ 트랜시 탱크(transitank)이었다. 펌프(21)는 출력이 150 내지 1500 ㎥/hr이고 0.98kW의 구동 모터를 구비하는 시펙스(Seepex)의 12단 진행 공동 펌프이었다.
인라인 연속 기계식 혼합기(1)는 연속적으로 가열되는 외부 물 재킷을 구비한 동적 패들 믹서이었다. 믹서는 라인(31)을 경유하는 LIN의 입구에 대해 1/4" 연결부를 구비하였다. 믹서의 배럴 직경은 약 120 mm이었고, 배럴의 길이는 약 500 mm이었다. 구동 모터(9)의 정격 출력은 1.1 kW이었다. 제품 입구 및 출구의 연결부는 DN 40이었다. 패들 샤프트는 그 직경은 약 15 mm이었고, 각각 3개의 패들로 이루어진 5개의 섹션을 구비하였다. RTD 온도 프로브를 믹서의 입구 및 출구에 설치하였다. 액체 유량계, 온도 프로브, 및 압력 전송기를 펌프의 출구에 설치하였다(도 1에 도시되어 있지 않음).
믹서에는 기체 질소(GAN)용 1/4" 입구를 장착하고, GAN 및 LIN을 4 바아의 공급 압력으로 공급하기 위해(GAN 공급은 도 1에 도시되어 있지 않음), 2-오프 하스코(Harsco) 600ℓ 미니 탱크를 마련하였다. LIN 공급과 퍼지용 GAN 공급 사이에서 선택을 행하기 위해, 액추에이터를 구비한 3 방향 볼 밸브(도시 생략)를 마련하였다. LIN 제어 밸브는 Cv 가 4.0인 뱃저(Badger) 밸브이었으며, 제품 출구의 온도에 의해 제어되거나, 고정 개방으로 세팅되었다. 제어 밸브의 하류에는 위트(Witt) 열 완화 밸브를 설치하였다.
펌핑 속도의 제어 및 패들 믹서의 교반기 속도 제어를 위해, 제어 패널에는 지멘스(Siemens) OP17HMI, C7634P PLC 및 인버터를 장착하였다(도 1에 도시되어 있지 않음).
브로콜리 크림 소스를 900ℓ 트랜시 탱크[공급 용기(17)]에 있어서 약 1.5 미터의 깊이에 약 8℃로 저장하였다. 탱크의 출구가 가요성 유제품용 호스인 라인(19)에 의해 펌프(21)의 입구에 연결되어 있어, 소스는 펌프(21)에 중력 공급되었다. 소스는 진행 공동 펌프에 의해 라인(23)을 경유하여 연속형 동적 패들 믹서(1)로 이송되며, 상기 라인에는 유량계, 압력 전송기, 온도 프로브가 장착되어 있다.
믹서의 제품 입구 부근에 위치하는 1/4" 연결부를 LIN/GAN 밸브 공급 계열에 연결하였다. 3 방향 볼 밸브를 작동 위치에 놓음으로써, (냉각용) LIN 또는 (퍼지용) GAN의 이송을 수행하였다.
냉각된 제품은 패들 믹서의 출구에 연결된 1½" 직경의 90°곡관(bend)에 의해 제품 리시버(35)로 안내되었다. 외부 온도 측정 및 자동 제어를 위해 RTD 온도 프로브(도시 생략)를 장착하였다. 그러나, 대부분의 최종 제품의 온도는 제품 리시버(35) 안에 있는 냉각된 제품 안으로 휴대용 온도 프로브를 넣어 측정하였다.
믹서의 출구는 액체 질소 및 기체 질소를 모두 배출하기 때문에, 통풍이 잘 이루어지는 영역에서 시험을 실시하였으며, 이 시험에 참여한 모든 개인은 개인용 산소 경보기를 착용하였다.
이 예에서 사용자가 설정할 수 있는 공정 파라미터로는, (1) 제어 주파수 인버터로부터의 출력을 제어하기 위해 사용자가 HMI에 있어서 펌핑 속도를 세팅하는 설비틀 통과하는 펌핑 가능한 재료의 유량과, (2) 세팅한 LIN 밸브의 개방률, 그리고 (3) 밸브의 위치 및 액체 질소 공급부의 이송 압력으로부터 추정되는 LIN 소비량 등이 있다.
전술한 시스템을 사용하여 3가지 냉각 시험을 실시하였으며, 그 결과를 아래의 표 1에 요약하였다.
예1에 대한 시험 결과
공급 유량 혼합기 속도 RPM LIN 유량 kg/hr 온도 ℃ 소비된 LIN kg/kg 공급
ℓ/hr kg/hr 입구 출구 감소
1400 1400 600 1500 8.2 -2.0 10.2 1.1
1120 1120 600 1980 8.2 -2.4 10.6 1.8
840* 840* 600 1500 0 -4.5 4.5 1.8
* 상기 시험 운전에서 소스는 혼합기를 통해 환류되었다.
시험 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 인라인 냉각 설비의 냉각에 있어서 시간-온도 관계를 바꾸기 위해, 설비를 통과하는 소스의 유량 및 LIN 유량을 변경하였다.
첫번째 시험은 소스의 유량이 비교적 크고 LIN 제어 밸브를 중간 세팅한 상태에서 실시하였다. 1,400 ℓ/hr의 공급 유량에서 달성되는 패들 믹서에서의 유지 시간이 너무 짧아서 충분한 냉각을 수행할 수 없는 것으로 시험에 나타나 있다. 소스는 8.2℃에서 -2℃로 냉각되었으며, 그 결과 약 -5℃인 희망 최종 온도를 충족시키지 못하였다. 또한, 얻어진 제품은 펠릿을 형성할 수 있을 정도의 충분한 점성을 갖지 못하였다.
따라서, 제2 시험에서는 공급 유량을 감소시켜, 유효 냉각 시간을 증대시켰다. LIN 제어 밸브의 설정점은 99%로 설정하여, 설비에 대한 냉각을 증대시켰다. 이러한 셋업은 제품의 최종 온도를 약간 낮추었지만, 상기 제품은 부분적으로 냉각되어 있기 때문에 LIN 냉각은 대부분 제품의 응고 잠열에 의해 소모되었다. -5℃인 희망 최종 온도가 달성되지 않았다. 그러나, 이와 같이 공급 유량을 낮춘 경우에 냉각 소스의 품질 저하는 나타나지 않았으며, 소스는 입자가 굵지 않았고 큰 얼음 결정의 징표가 보이지 않았다.
-5℃인 희망 최종 온도를 달성하기 위해서는 직렬로 연결된 2개의 인라인 냉각기가 필요할 것으로 고려된다. 직렬로 연결된 2개의 상기 냉각 시스템을 모의 시험하기 위하여, 소스를 혼합기에 2회 통과시키는 다른 시험을 행하였다. 이 시험에 사용된 제품의 초기 온도가 ~0℃이었지만, 이 시험에서는 훨씬 더 바람직한 결과가 나타났다. 이는 불충분한 액체 수두로 인하여 트랜시 탱크가 더 이상 정상류를 제공하지 않았기 때문이다. 따라서, 이전 시험에서 냉각되었고 사이 기간에 데워진 소스를 사용할 필요가 있었다.
이 시험에서, 소스가 처음 냉각기를 통과하였을 때 소스의 온도는 -2.6℃로 낮춰졌으며, 제품은 여전히 잠재적 냉동 구역 내에서 양호하게 존재하였다. 전술한 소스의 일부분이 처리되면, 펌프 상의 호퍼(hopper)를 연결 해제하고 배수한 후 다시 부착하여, 바로 전에 냉각되었던 소스의 회분식 처리를 재개할 수 있게 된다. 공급 호퍼를 채우는 데에는 -2.6℃의 상기 소스를 사용하였고, 첫번째 냉각 단계와 동일한 작동 조건을 사용하여 상기 소스를 추가적으로 냉각 처리하였다.
상기 두번째 통과에서 처리된 사전 냉각 소스는 가소성 점도를 나타냈으며 -4.5℃에 도달하였다. 직렬로 연결된 2개의 인라인 냉각 유닛을 사용하면 -5℃인 희망 온도에서 부분 냉동된 제품을 산출할 수 있다는 결론이 나왔다. 그러나, 혼합기 내에서 반죽이 완전히 얼어붙는 것을 방지하기 위해 완전 생산용 시스템을 신중히 제어하여야 하며, 상기 용례에서는 보다 큰 출력의 혼합기를 필요로 할 수도 있다.
예 2
마요네즈를 40℃에서 ~5℃로 냉각하기 위해, 예 1에서 기술한 바와 같은 설비를 보다 큰 출력의 혼합기 모터(1.5 kW)로 작동시켰다. 2가지 상이한 타입의 마요네즈에 대하여 6가지 시험을 실시하였고, 그 결과를 아래의 표 2에 요약하였다.
예2에 대한 시험 결과
마요네즈 공급 유량 마요네즈 타입 혼합기 속도 RPM LIN 유량 kg/hr 온도 ℃ 소비된 LIN kg/kg 공급
ℓ/hr kg/hr 입구 출구 감소
1000 920 1 600 250 36 3 33 0.3
1000 920 1 600 250 37 3 34 0.3
2750 2530 1 700 898 40.5 6 34.5 0.4
1500 1380 1 500* 1540 49 10 39 1.1
1000 900 2 600 250 37.5 6 31.5 0.3
1000 900 2 600 200 37.5 4.5 33 0.2
* 충분한 혼합을 제공하였음
이 결과는 마요네즈를 신속하고 유효하게 냉각하는 설비의 효율성을 보여준다. 특히 마요네즈 등과 같은 점성 제품의 경우에, 혼합 정도는 유효한 시스템의 작동을 위해 중요하다. 이는 혼합기의 속도를 500 rpm으로 감소시킨 시험에 나타난다. 이 시험에서 충분한 냉각은 이루어졌지만, LIN 및 마요네즈의 불충분한 혼합으로 인해 LIN의 사용 효율은 급격히 떨어졌다. 불충분한 혼합은 혼합기를 통과하는 슬러그 흐름을 일으켜 차가운 기체가 혼합기로부터 배출되었으며, 그 결과 LIN에 의해 공급되는 냉기의 일부가 허비되었다. 일단 소정 비율 이상으로 혼합이 이루어지면, LIN/마요네즈 접촉은 매우 효과적인 직접 열 전달을 이루기에 충분하다.
본 발명에 따르면 펌핑 가능한 재료를 신속하게 냉각하는 연속 공정의 개량이 이루어진다.

Claims (28)

  1. 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 시스템으로서,
    (a) 급송 입구와, 액상 한제(寒劑) 입구, 그리고 냉각 제품 출구를 구비하는 인라인 연속 기계식 혼합기;
    (b) 액상 한제를 액상 한제 입구로 안내하도록 되어 있는 극저온 액체 저장 및 주입 시스템;
    (c) 펌핑 가능한 재료를 급송 입구로 안내하도록 되어 있는 급송 시스템
    을 포함하며,
    상기 액상 한제 입구는 노즐과, 이 노즐을 가열하기 위한 가열 시스템을 포함하며,
    상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 내면 및 외면이 있는 벽을 갖는 용기와, 상기 내면을 가열하도록 되어 있는 혼합기 가열 시스템을 더 포함하는 것인 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 냉각 제품 출구에 연결되어 있는 제품 리시버로서, 기화된 한제를 냉각 제품으로부터 분리시켜 최종 냉각 제품 및 기화된 한제를 제공하도록 되어 있는 제품 리시버를 더 포함하는 것인 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서(paddle mixer), 단일 로터 혼합기, 다중 로터 혼합기, 핀 믹서(pin mixer), 중간 전단 혼합기, 고 전단 혼합기, 축류 혼합기, 횡류 혼합기, 프로펠러 믹서, 표면 스크레이핑식 혼합기(scraped surface mixer), 및 터빈 혼합기로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 인라인 연속 기계식 혼합기는 전기 모터에 의해 구동되는 것인 냉각 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 전기 모터의 정격 출력 및 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적은 그 특성이 출력 대 체적의 비로 나타내어지며, 이 출력 대 체적의 비는 인라인 연속 기계식 혼합기의 내부 체적(ℓ)당 0.3 내지 2.0 kW의 범위 내에 있는 것인 냉각 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 액상 한제 입구는 급송 입구에 인접하게 배치되는 것인 냉각 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 급송 입구와 냉각 제품 출구 사이에 배치되는 하나 이상의 추가 액상 한제 입구를 더 포함하는 것인 냉각 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 극저온 액체 저장 및 주입 시스템은 액체 질소, 액체 이산화탄소, 액체 아르곤, 및 액체 공기로 이루어진 그룹에서 선택되는 액상 한제를 저장 및 주입하도록 되어 있는 것인 냉각 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 혼합기 가열 시스템은 상기 용기의 외면에 접촉하는 순환 온수 재킷, 상기 용기의 외면에 마련되는 증기식 온도 유지기(steam tracing), 및 상기 용기의 외면에 마련되는 전기 저항 히터로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 냉각 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 노즐은 구리, 황동, 청동, 알루미늄, 및 이들 금속의 혼합물로부터 선택되는 열 전도성 금속을 포함하고, 이 열 전도성 금속은 상기 혼합기 가열 시스템과 상기 용기의 내면 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 열 접촉하는 것인 냉각 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 중간 급송 입구 및 제2 냉각 제품 출구를 구비하는 추가 인라인 연속 기계식 혼합기를 더 포함하고, 상기 인라인 연속 기계식 혼합기(a)의 냉각 제품 출구는 상기 추가 인라인 연속 기계식 혼합기의 중간 급송 입구에 연결되는 것인 냉각 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 추가 인라인 연속 기계식 혼합기는 상기 중간 급송 입구에 인접하게 배치되고 상기 극저온 액체 저장 및 주입 시스템(b)에 연결되는 액상 한제 입구를 구비하는 것인 냉각 시스템.
  16. 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 방법으로서,
    (a) (1) 급송 입구, 액상 한제 입구 및 냉각 제품 출구를 구비하는 인라인
    연속 기계식 혼합기;
    (2) 액상 한제를 액상 한제 입구로 안내하도록 되어 있는 극저온 액체
    저장 및 주입 시스템;
    (3) 펌핑 가능한 재료를 상기 급송 입구로 안내하도록 되어 있는 급송
    시스템을 포함하며,
    상기 액상 한제 입구는 노즐과, 이 노즐을 가열하기 위한 가열 시스템
    을 포함하며,
    상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 내면 및 외면이 있는 벽을 갖는 용
    기와, 상기 내면을 가열하도록 되어 있는 혼합기 가열 시스템을 더 포
    함하는 것인,
    펌핑 가능한 재료 혼합 및 냉각용 시스템을 마련하는 단계;
    (b) 펌핑 가능한 재료를 상기 급송 시스템 안으로 안내하고 상기 급송 입구를 통해 상기 인라인 연속 기계식 혼합기 안으로 안내하는 단계;
    (c) 액상 한제를 상기 액상 한제 입구를 통해 상기 인라인 연속 기계식 혼합기 안으로 안내하고, 이와 동시에 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 노즐에서 얼어붙는 것을 방지하는 단계;
    (d) 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기를 통과하는 동안에 상기 액상 한제와 상기 펌핑 가능한 재료를 혼합하고, 이와 동시에 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기의 내면에서 얼어붙는 것을 방지하여, 상기 액상 한제를 기화시키고 상기 펌핑 가능한 재료를 냉각하는 단계;
    (e) 냉각 제품 출구를 통해 냉각 제품을 인출하는 단계
    를 포함하는 냉각 방법.
  17. 제16항에 있어서, 냉각 제품 출구에 연결되어 있는 제품 리시버를 마련하는 단계와, 냉각 제품을 제품 리시버 안으로 안내하는 단계와, 기화된 한제를 중간 냉각 제품으로부터 분리시키는 단계와, 최종 냉각 제품 및 기화된 한제를 제품 리시버로부터 인출하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 액상 한제는 액체 질소, 액체 이산화탄소, 액체 아르곤, 및 액체 공기로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 냉각 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 액상 한제 대 상기 펌핑 가능한 재료의 질량 유량비는 0.1 내지 2.0의 범위 내에 있는 것인 냉각 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서인 것인 냉각 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 패들 믹서는 400 내지 2000 rpm의 회전 속도로 작동 되는 것인 냉각 방법.
  22. 제16항에 있어서, 상기 펌핑 가능한 재료가 상기 인라인 연속 기계식 혼합기에 체류하는 시간은 1 내지 60초인 것인 냉각 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 펌핑 가능한 재료는 수중유적형(oil-in-water) 에멀션, 유중수적형(water-in-oil) 에멀션, 고체-액체 슬러리, 페이스트(paste), 액체, 펌핑 가능한 유동성 분말로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 냉각 방법.
  24. 제16항에 있어서, 상기 펌핑 가능한 재료는 마요네즈, 토핑, 소스, 수프, 우유 함유 혼합물, 마가린, 아이스크림, 푸딩, 무스 제품, 치즈와 커드 제품(cheese and curd products), 페스토(pestos), 처트니(chutneys), 및 음료로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 냉각 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 인라인 연속 기계식 혼합기는 패들 믹서이고, 상기 펌핑 가능한 재료는 마요네즈이며, 상기 액상 한제는 액체 질소인 것인 냉각 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 패들 믹서는 500 내지 900 rpm의 회전 속도로 작동되는 것인 냉각 방법.
  27. 삭제
  28. 삭제
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