KR100958236B1

KR100958236B1 - 유동성 식품을 포장하는 기계상에서 웹-피드된 재료를살균하는 유닛

Info

Publication number: KR100958236B1
Application number: KR1020047012124A
Authority: KR
Inventors: 안데르슨얀; 쇠렌센카르스텐; 엘리아스데틀레프; 페라리니필립포; 리치에르만노; 벨라니파비오
Original assignee: 테트라 라발 홀딩스 앤드 피낭스 소시에떼아노님
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2010-05-17
Also published as: US7093405B2; CN1325333C; RU2307052C2; WO2003066444A1; HUP0501048A3; WO2003066444A8; ATE446910T1; HUP0501048A2; AU2003218646A1; HU228277B1; CN1630599A; UA76819C2; EP1334912B1; RU2004126963A; JP4317761B2; JP2005516858A; HK1079493A1; KR20040086348A; ES2335479T3; AU2003218646A8

Abstract

본 발명은 유동성 식품을 포장하는 기계(1)상에서 포장 재료 웹(2)을 살균하는 유닛에 관한 것이다. 상기 유닛은, 웹(2)이 연속적으로 피드되는 살균제를 포함한 배스(7); 배스(7)의 출구(12)에 연결되며, 웹(2)과 상호작용하는 링잉 롤러(18), 및 공기 흐름을 웹(2)으로 지향시키고 웹으로부터 잔류 살균제를 제거하는 노즐(22)을 수용하는 공정 챔버(8); 웹(2)을 통과시키는 개구(27)를 거쳐 공정 챔버(8)와 연통되며, 포장하기 위한 제품으로 연속해서 충전되는 튜브(29)를 형성하기 위해 세로방향으로 접혀 실링되는 곳인 무균실(25); 및, 공정 조건을 제어하며, 제1 살균 공기의 흐름을 무균실(25)로 피드시키는 도관(56), 제2 살균 공기의 흐름을 노즐(22)로 피드시키고 노즐(22)에 공급된 공기의 온도를 제어하는 히터(69)를 수용하는 도관(54), 및 두 개의 공기 흐름을 조정하는 분배기를 구비한 공기 처리 회로(24)를 포함한다.

무균실, 공정 챔버, 전이 챔버, 배스, 공기 처리 회로, 분배기, 노즐, 살균제, 히터, 도관, 3방향 밸브, 롤러.

Description

유동성 식품을 포장하는 기계상에서 웹-피드된 재료를 살균하는 유닛{UNIT FOR STERILIZING WEB-FED MATERIAL ON A MACHINE FOR PACKAGING POURABLE FOOD PRODUCTS}

본 발명은 유동성(pourable) 식품을 포장하는 기계상에서 웹-피드된(web-fed) 재료를 살균하는 유닛에 관한 것이다.

과일 주스, 와인, 토마토 소스, 저온살균 또는 장기보관 (UHT) 우유 등과 같은 유동성 식품을 포장하는 기계가 공지되어 있는데, 이 기계상에서 포장용기(package)가 세로 방향으로 실링된 웹에 의해 규정되는 연속적인 포장 재료 튜브로 형성된다.

포장 재료는 예컨대 폴리에틸렌과 같은 히트-실 재료 층으로 양면이 커버된 종이 재료층을 포함하는 다층 구조를 갖는다. 또한, UHT 우유와 같은 장기 보관 제품을 위한 무균 포장용기의 경우, 포장 재료는 예컨대 알루미늄 포일에 의해 형성된 장벽 재료층을 포함하며, 이것은 히트-실 플라스틱 재료층에 겹쳐놓인 다음, 결과적으로 포장용기의 내부면을 형성함으로써 식품에 접촉하는 또 다른 히트-실 플라스틱 재료로 커버된다.

무균 포장용기를 제조하기 위해, 포장 재료의 웹이 릴(reel)에서 풀려(unwind) 살균 유닛을 통해 피드되는데, 이 살균 유닛에서 상기 재료는 예컨대 농축 과산화수소 및 수용액과 같은 액체 살균제의 배스(bath)에 담금으로써 살균된다.

보다 구체적으로 설명하면, 살균 유닛은 일반적으로 살균제로 충전된 배스를 포함하며, 상기 배스내로 웹이 연속적으로 피드된다. 상기 배스는 바닥에 연결된 두 개의 평행한 수직 브랜치를 적절히 포함하여, 포장 재료가 충분한 길이의 시간 동안 처리되도록 하기에 충분히 긴 U-자형 경로를 규정한다. 비교적 짧은 시간에 효과적으로 처리함으로써 살균실의 크기를 줄이기 위해, 살균제는, 예컨대 약 70℃의 높은 온도로 유지되어야 한다.

살균 유닛은 또한 배스 위에 놓인 공정 챔버(process chamber)(여기서 포장 재료의 웹이 건조됨)와 무균실을 포함하며, 상기 무균실에서 웹은 세로방향으로 접히고 실링되어 튜브를 형성한 다음, 포장하기 위한 제품으로 연속해서 충전된다.

보다 구체적으로 설명하면, 공정 챔버에서, 웹은 잔류 살균제를 제거하도록 처리되는데, 포장된 제품내에서 허용되는 살균제의 양은 엄격한 기준에 의해 관리된다(최대 허용가능한 양은 몇 백만분의 1의 범위내에 있음).

이러한 공정은 통상적으로 재료상의 방울(drop)을 기계적으로 제거한 다음 공기 건조시키는 것을 포함한다.

방울은 예컨대, 공정 챔버 입구에 근접하여 적절히 놓이는 한 쌍의 링잉 롤러(wringing roller)를 통해 재료를 피드시킴으로써 제거될 수 있으며, 그 아래쪽에서는 재료가 여전히 살균제 막으로 커버되어 있지만, 육안으로 보이는 방울은 가 지고 있지 않다.

건조는 살균된 공기의 제트(jet)를 재료로 지향시킴으로써 수행될 수 있다.

무균실을 벗어나기 전에, 웹은 원통형으로 접히고 세로방향으로 실링되어, 공지된 방식으로 연속적인 세로방향으로 실링된 수직 튜브를 형성한다. 즉, 포장 재료 튜브가 무균실의 연장선상을 형성하며, 이것은 유동성 식품으로 연속해서 충전된 다음, 개별적인 포장용기를 형성하는 형성 및 (횡방향) 실링 유닛으로 피드되는데, 상기 유닛상에서 튜브는 무균의 베개형 팩(pillow pack)을 형성하도록 조(jaw)의 쌍 사이에 그립되어(grip) 횡방향으로 실링된다.

베개형 팩은 팩 사이의 실을 절단함으로써 분리되며, 그런 다음 이들이 최종 형상으로 기계적으로 접히는 장소인 최종 폴딩 스테이션(folding station)으로 피드된다.

상기와 같은 유형의 포장 기계는 웹-피드된 포장 재료로 무균 포장용기를 제조하기 위해 식품 업계의 다양한 분야에서 만족스럽게 널리 사용된다. 살균 유닛의 성능은 특히, 잔류 살균제의 양 및 포장용기의 불임성(sterility)을 관리하는 기준을 매우 잘 따르도록 한다.

그러나, 업계 자체내에서, 특히 살균 유닛에서 포장 재료 웹을 건조시키는데 사용되는 공기의 온도 제어와 관련하여 또 다른 개선점이 필요하다.

테스트는 실제로, 웹을 건조시키는 것 외에, 살균제 배스의 출구에서의 국소적인 열풍 처리가 살균제의 유효성을 또한 향상시킨다는 것을 나타내었다.

공지된 기계에 있어서, 공정 챔버 및 무균실에서의 압력과 온도 조건은 통상적으로 공정 챔버로부터 공기를 유도하여 이것을 다시 무균실로 피드시키는 밀폐된 공기 처리 회로에 의해 제어되며, 그 온도는 센서에 의해 제어된다. 포장 재료상으로 지향되는 공기흐름(airstream)은 살균실로부터 공기를 공급받은 "에어 나이프(air knives)", 예컨대 EP-A-1 050 467에 기재된 바와 같은 재순환 도관(recirculating conduit)을 이용하여 발생될 수도 있다.

이러한 해결방안에 있어서 공기 나이프에 의해 공급된 공기의 온도가 독립적으로 조정될 수 없기 때문에, 건조 및 살균 효과를 동시에 최적화하도록 설계된 공정 파라미터 평형("킬링 레이트(killing rate)")을 달성하기가 매우 어렵다.

공지된 선택적인 해결방안에 있어서, 건조는 낮은 건조 채널에서 수행되며, 그 채널을 통해 재료가 공정 챔버로부터 무균실로 피드된다. 그러나, 이러한 경우에도 역시 건조 채널내부의 공기 온도를 독립적으로 조절할 수 없다.

무균실로 피드되는 공기에 대한 열악한 온도 제어와 관련된 또 다른 문제점은, 소정의 작동 조건에서 포장 재료를 과열시킴으로써 층 사이에 "블리스터링(blistering)"을 일으킬 위험이 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 공지된 유닛과 보편적으로 관련된 상기 언급된 결점을 제거하도록 설계된 포장 재료를 살균하는 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 유동성 식품을 포장하는 기계에서 포장 재료의 웹을 살균하는 살균 유닛이 제공되는데, 상기 살균 유닛은,

상기 웹이 연속적으로 피드되는 살균제를 포함하는 배스,

상기 배스의 출구에 연결되며 상기 웹으로부터 잔류 살균제를 제거하는 건조 수단을 수용하는 공정 챔버; 및 상기 웹을 통과시키기 위한 개구를 거쳐 상기 공정 챔버와 연통되며, 포장하기 위한 제품으로 연속해서 충전되는 튜브를 형성하도록 상기 웹이 세로방향으로 접혀 실링되는 곳인 무균실을 포함하는 무균 환경,

살균된 공기의 흐름을 상기 웹으로 지향시키는 하나 이상의 노즐을 포함하는 상기 건조 수단, 및

상기 무균 환경에서의 공정 조건을 제어하며, 상기 공정 챔버로부터 공기를 유도하는 흡입 수단과; 살균 공기를 상기 무균실로 피드시키는 제1 공급 수단 및 제1 가열 수단을 구비하는 공기 처리 수단을 포함하는 공기 처리 회로를 포함하며,

살균된 공기를 상기 공기 처리수단으로부터 상기 노즐로 공급하는 제2 공급 수단, 및

상기 제2 공급 수단과 연결되어, 상기 노즐에 공급된 공기의 온도를 제어하는 제2 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 무균실로 피드된 공기 및 웹을 건조시키기 위해 노즐에 의해 방출된 공기의 온도는 포장 재료를 지나치게 뜨거운 공기에 노출시켜 손상시킬 위험 없이 최적으로 건조 및 살균시킬 수 있는 작동 조건에서 효과적으로 및 독립적으로 제어될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1 공급 수단과 제2 공급 수단을 조절가능하게 공기 처리 수단에 연결시키기 위한 밸브 수단이 제공되어, 무균 환경내로 피드된 살균된 공기가 기계의 작동 단계에 따라 항상 최적의 압력 조건에서 작 동하도록 무균실과 노즐 사이에 상이하게 분배될 수 있다.

본 발명의 비제한적인 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예를 통해 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 살균 유닛의 특징을 나타내며 유동성 식품을 포장하기 위한 기계를 나타내는 도면.

도 2 및 3은 두 가지 상이한 작동 조건에서의 본 발명에 따른 살균 유닛의 개략적인 부분도.

도 4는 살균 유닛으로의 공기흐름을 제어하는 분배기의 사시도.

도 5는 도 4의 분배기를 명료히 나타내기 위해 부분적으로 제거된 사시도.

도 6, 7, 8, 9 및 10은 기계의 상이한 작동 조건에서의 분배기의 다양한 위치를 나타내는 도면.

도 1의 번호 1은 유동성 식품을 포장하고, 웹-피드된 포장 재료(2)(이하, 간단히 "웹(2)"라 함)로부터 유동성 식품의 무균 포장용기를 연속적으로 제조하는 기계 전체를 나타낸다.

기계(1)는 웹(2)을 살균하는 살균 유닛(3)을 포함하며, 상기 유닛으로 웹(2)이 릴(도시되지 않음)에서 풀려 경로(P1)를 따라 피드된다.

기계(1)는 또한 닫힐 수 있는(closable) 개구 장치(opening device)(5)를 웹(2)에 부착하기 위한 상기 살균 유닛(3)의 상류측(upstream)에 놓인 유닛(4)을 포함하는데, 이것은 플라스틱 재료를 사출 성형하는 공지된 스테이션에 의해 적절히 규정되며, 이것을 통해 웹(2)이 단계적으로 공급된다. 유닛(4)을 벗어날 때, 웹은 웹(2)의 한 면- 즉, 도시된 예에서는 밑면으로부터 돌출되는 동일한 간격으로 이격된 일련의 개구 장치(5)(도 1에서는 웹(2)의 일부에만 개략적으로 도시되어 있음)를 포함한다.

살균 유닛(3)은 웹(2)이 먼저 피드되는 전이 챔버(transition chamber)(6); 웹이 피드되는, 예컨대 30%의 과산화수소(H₂O₂)와 물의 용액과 같은 액체 살균제를 포함하는 살균 배스(7); 및, 웹(2)이 건조되는 공정 챔버(8)(이후에 상세히 설명됨)를 포함한다.

배스(7)는 실질적으로 U-자형 도관에 의해 규정되며, 이것은 일반적으로 소정의 레벨까지 살균제로 충전되고, 각각의 상부 개구(11, 12)를 갖는 두 개의 수직인 입구와 및 출구 브랜치(9, 10)에 의해 규정되며, 상기 개구는 각각 배스(7)의 웹(2) 입구와 출구를 규정하고, 각각 전이 챔버(6) 및 공정 챔버(8)와 연통된다. 상기 두 브랜치는 배스(7)의 하부(13)에 의해 바닥에서 연결되는데, 여기에는 수평의 이송 롤러(14)가 수용된다.

따라서 배스(7)의 내부에서, 웹(2)은 U-자형 경로(P2)를 따라 이동하며, 상기 경로의 길이는 포장 재료가 살균제내에 충분히 오래 유지되도록 정해진다.

배스(7)는 공지된 과산화수소 제어 회로(15)(상세히 도시되지 않음)에 연결되며, 일반적으로는 예컨대 약 70℃의 제어 온도로 유지된다.

공정 챔버(8)(도 2 및 3)는 전이 챔버(6) 위에 놓이고, 칸막이(partition)(16)에 의해 전이 챔버(6)와 분리되며, 17로 표시되어 있으며 웹(2)으로부터 잔류 살균제를 제거하는 건조 수단을 수용한다.

건조 수단(17)(도 2 및 3)은 웹(2)의 양측에 공정 챔버(8)의 입구에 근접하여 놓이는 두 개의 평행한 수평 아이들(idle) 링잉 롤러(18)(이중 적어도 하나는 비교적 연질의 재료로 커버됨)를 포함하며, 이것은 서로 협동하여 웹(2)의 마주하는 각 면에 압력을 가하여, 살균제 방울을 짜내어(wring) 배스(7)에 다시 들어가게 한다.

링잉 롤러(18)는 EP-A- 1050468에 설명되어 있는 바와 같이, 웹(2)의 세로 중간부와 상응하는 각각의 작은-직경의 중간부(도시되지 않음)를 적절히 포함하여, 롤러를 방해하지 않고 개구 장치(5)를 통과시킬 수 있다.

링잉 롤러(18)의 하류측(downstream)에서, 웹(2)은 이송 롤러(19)에 의해 수평 경로(P3)를 따라 편향된다.

또한 건조 수단(17)은 공지되어 있는 소위 "에어-나이프"(21)(개략적으로 도시됨)를 포함하는데, 이것은 최종적으로 각 포장용기의 내부표면을 일반적으로 규정하는 웹(2)의 상부면으로 에어 제트(air jet)를 지향시키는 노즐(22), 및 웹(2)의 진행 방향에 실질적으로 평행하지만 서로 마주하는 방향으로 제트를 지향시키는 두 개의 플레이트(23)에 의해 규정된다.

노즐(22)은 공기 처리 회로(24)(이후에 상세히 기술됨)의 일부를 형성한다.

살균 유닛(3)은 또한 웹(2)을 통과시키기 위한 개구(27)를 통해 공정 챔버(8)와 연통되는 상부(26) 및 신장된 하부(28)를 갖는 수직의 무균실 또는 타워(25)를 포함하며, 여기서 웹(2)이 원통형으로 세로로 접히고 세로방향으로 실링되어 수직축(A)을 가진 연속적인 포장 재료 튜브(29)를 형성한다. 따라서, 무균실(25)과 공정 챔버(8)가 함께 무균 환경(30)을 규정한다.

상부(26)는 웹(2)을 수평 경로(P3)로부터 튜브(29)의 축(A)에 평행한 수직 경로(P4)로 안내하는 다수의 이송 및 안내 롤러(31, 32, 33)를 수용한다. 보다 구체적으로 설명하면, 롤러(31)는 동력을 공급받고(power) 개구(27)의 바로 하류측에 놓이며; 롤러(32)는 아이들 상태이고 텐셔너(tensioner)를 규정하며; 롤러(33) 또한 아이들 상태이고 웹(2)을 유도하여 아래쪽으로 편향시킨다.

튜브(29)(본원에 기재되지 않은 공지된 방식으로 롤러(33)의 하류측에 형성됨)는 충전 도관(34)에 의해 제품으로 연속적으로 충전되어, 무균실(25)의 하부 개구(35)를 통해 아래쪽으로 피드됨으로써, 실질적으로 무균실의 연장선상을 형성한다.

기계(1)는 공지된 형성 및 횡방향 실링 유닛(36)(상세히 도시되지 않음)을 포함하며, 여기서 포장 재료 튜브(29)가 조(37)의 쌍에 의해 가로로 그립되고 실링되어, 무균의 베개형 팩(38)을 형성하는데, 이것이 결국 공지된 방식으로 절단되고 접혀 개별적인 포장용기를 형성하게 된다.

공기 처리 회로(24)는 전이 챔버(6)와 연통되는 흡입 도관(40); 및 도관(40)과 연결된 입구와 출구 도관(42)을 가진 공지된 처리 유닛(41)(상세히 도시되지 않음)을 포함한다. 처리 유닛(41)은 공지된 방식으로 압축기(43); 잔류 살균제를 제거하는 정화 수단(44); 공기를 가열하여 살균하는 가열 수단(45); 및 살균제를 출구 도관(42)으로 분사하는 분사 수단(46)을 적절히 포함한다.

출구 도관(42)은 드레인(48)에 연결된 출구, 및 무균 환경(30)으로의 살균된 공기흐름을 제어하기 위해 도관(49)에 의해 분배기(50)에 연결된 출구를 가진 3방향 밸브(47)의 입구에 연결된다.

보다 구체적으로 설명하면, 분배기(50)는 도관(49)에 연결된 입구(51);그리고 도관(54)에 의해 에어 나이프(21)의 노즐(22) 및 도관(56)에 의해 무균실(25)의 하부내의 하나 이상의 공기 입구(55)에 각각 연결된 두 개의 출구(52, 53)를 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 분배기(50)는 도 4 및 5에 상세히 도시된 바와 같이 독립적으로 동작할 수 있는 두 개의 셔터(57, 58)를 갖는다.

분배기(50)(도 4)는 축(B)의 원통형 내부 공동(61)을 갖는 실질적으로 구형인 케이싱(60)을 포함하고; 출구(52, 53)(도 4에는 하나만 도시되어 있음)는 케이싱(60)에 형성되며 축(B)에 수직인 공통 축(C)을 갖는 정반대로 마주하는 각각의 홀에 의해 규정되고; 입구(51)는 케이싱(60)내에 형성되며 축(B 및 C)에 수직인 축(D)을 갖는 또 다른 홀에 의해 규정된다(도 5).

셔터(57, 58)는 축(B)의 각각의 원통형 실링벽(64)을 포함하는데, 이것은 공동(61)의 내벽에 대해 실질적으로 밀폐되어 슬라이드(slide)하며, 각각의 출구(52, 53)를 폐쇄시키기 위한 영역이다. 셔터(57, 58)는 축(B)의 각각의 구동축(62, 63)에 단단히 연결되는데, 이것은 케이싱(60)의 맞은편으로부터 축방향으로 돌출되며, 각각의 이송 레버(67)를 통해 각각의 선형 서보액추에이터(servoactuator)(65, 66)에 의해 제어된다. 셔터(57)의 실링벽(64)은 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 폐쇄된 위치에서도 공기 누설을 허용하는 관통 홀(68)을 갖는다.

본 발명에 따르면, 도관(54)은 노즐(22)로 피드되는 공기의 온도를 제어하기 위한 전기 히터(69)를 수용한다.

전이 챔버(6)(도 2 및 3)는 힌지 커버(hinged cover)(71)를 갖는 오리피스(orifice)(70)를 통해 외부 환경과 연통되며, 이것은 통상적으로 중력에 의해 폐쇄되지만, 낮은 압력에서는 안쪽으로 개방됨으로써 기계(1)의 작동 중에 개방되어 있다. 오리피스(70)는 회로(24)에 있어서 외부 환경에 대한 영 압력 기준점을 규정하여, 누설로 손실된 공기를 복구하는 기능을 제공한다.

공정 챔버(8)는 셔터(75)에 의해 조절될 수 있는 오리피스(74)를 통해 전이 챔버(6)와 연통될 수 있다.

셔터(75)는, 공정 챔버(8)가 전이 챔버(6)와 직접 연통되는 개방 위치(도 2)와, 두 개의 챔버가 분리되어 있는 폐쇄 위치(도 3) 사이에서 이동가능한데, 예컨대 액추에이터(77)에 의해 제어되는 핀(76)과 함께 회전한다. 개방 위치는 기계가 작동하는 중에라도, 예컨대 셔터(75)의 기계적 제한 스톱(mechanical limit stop)(78)을 수동으로 조절함으로써 적절히 조절될 수 있다.

무균실(25)내의 압력은 판독 디스플레이(79)를 가진 센서(PS1)에 의해 검출된다.

웹(2)에 개구 장치(5)가 갖추어진 경우, 공정 챔버(8)와 무균실(25) 사이의 개구(27)는 개구 장치(5)가 돌출되는 웹(2)의 밑면상에서 개구 장치가 통과할 수 있도록 충분히 높아야 한다. 높이가 상술된 바와 같이 조절되는 개구(27)가 무균실(25)과 공정 챔버(8)의 압력을 실질적으로 동일하게 하지 않도록 하기 위하여, 개구(27)는 웹(2)의 평면과 대칭을 이루지않고, 위쪽으로는 최소 높이를 가지며, 아래쪽으로는 롤러에 가까워져서 공기흐름 장벽을 규정함으로써 농축된 압력 저하를 규정하도록 롤러(31)에 대해 90°구부러지는 칸막이(80)에 의해 규정된다.

충전 도관(34)을 살균하는 도관(81)이 도관(49)에 브랜치-연결되고; 충전 도관(34)은 기체-차단 밸브와 같이 식품용으로 적합한 무균의 3방향 밸브(82)에 의해 도관(81)과 식품 공급 도관(83)에 선택적으로 연결될 수 있다.

기계(1)의 프로그램가능한 제어 유닛(84)은 기계의 각 작동 단계에서 소정의 기준값을 토대로 살균 유닛(3)의 공정 파라미터를 제어하며, 특히 밸브(47 및 82), 분배기(50), 공기 처리 유닛(41)의 가열 수단(45)과 분사 수단(46), 과산화수소 제어 회로(15), 히터(69) 및 액추에이터(77)를 제어한다.

상이한 작동 단계에서 각기 다르게 변화할 수 있는 공정 파라미터는, 예컨대 제1 센서(TS1)에 의해 검출된 유닛(41)으로부터의 공기의 온도; 제2 센서(TS2)에 의해 검출된 무균실(25)의 상부(26)의 온도; 및 제3 센서(TS3)에 의해 검출된 노즐(22) 상류측의 도관(54)의 공기 온도에 의해 정해진다.

살균 유닛(3)은 다음과 같이 작동한다:

기계(1)가 시동되면, 고온의 살균 단계가 개시되는데, 여기에서 처리 유닛의 압축기(43)와 가열 수단(45)은 도관(40)을 따라 유도된 공기를 과열하여 살균하고 무균실(25)을 예열하도록 작동된다.

이를 위해, 분배기(50)가 도 6의 위치로 설정되는데, 여기서 출구(52)는 누설 관통 홀(68)을 제외하고 셔터(57)에 의해 실질적으로 폐쇄되며, 출구(53)는 실질적으로 도관(49)으로부터의 모든 공기가 무균실(25)로 피드되도록 부분적으로 개방되어 있다.

밸브(82)는 충전 도관(34)을 식품 공급 도관(83)과 분리시키고, 이것을 도관(81)에 연결한다.

고온의 살균 단계에서, 밸브(47)는 센서(TS2)에 의해 검출된 무균실(25)의 상부에서의 공기 온도를 토대로 하여 도관(42)에서, 이를테면 280℃의 과열 온도를 얻도록 유닛(84)에 의해 제어된다.

보다 구체적으로 설명하면, 개시 단계에서, 밸브(47)는 무균실(25)의 온도가 소정의 예열 온도, 예컨대 40℃에 도달할 때까지 도관(49)으로 고온의 공기를 피드시키고; 상기 소정의 예열 온도에서, 밸브(47)는 고온의 공기를 외부로 방출하도록 스위칭한다. 이 때부터, 밸브(47)는 무균실(25)을 소정의 예열 온도로 대략적으로 유지하도록 간헐적으로 공기를 주입하고 방출하는 것을 교대로 수행한다.

이와 동시에, 도관(42)의 온도는 도관(42)에서 소정의 예열 온도(280℃)에 도달되었음을 나타내는 센서(TS1)로부터의 신호에 응답하여, 제어 유닛(84)이 무균 환경(30)과 충전 도관(34)을 화학적으로 살균하는 다음 단계로 전환할 때까지 점차 증가한다.

이를 위해, 분사 수단(46)이 작동하고; 밸브(47)가 도관(49)을 도관(42)에 적절히 연결시킨 상태로 유지하고; 밸브(82)는 충전 도관(34)을 공기 처리 유닛 (41)에 적절히 연결시킨 상태로 유지하며; 분배기(50)는 도 6의 위치로 유지된다.

따라서, 과열된 공기 및 과산화수소 증기 흐름이 생성되며, 이것은 일부는 충전 도관(34)으로 피드되고, 일부는 분배기(50)와 입구(55)를 통해 무균실(25)로 피드된다. 상기 흐름 중 적은 양은 홀(68)을 통해 도관(54)으로 피드되고 상기 도관(54)에 의해 노즐(22)로 피드된다.

상기 흐름은 무균실(25)로부터 개구(27)를 통해 공정 챔버(8)로 흐르며; 오리피스(74)가 셔터(75)에 의해 폐쇄되고(도 3) 배스(7)가 비어있기 때문에, 상기 흐름은 배스(7)의 전체 길이를 따라 전이 챔버(6)까지 흐르는데, 여기서 이것은 도관(40)을 따라 유도되어 처리 유닛(41)으로 다시 재순환된다. 처리 회로를 지나는 필연적인 손실이 전이 챔버(6)내에 약간의 압력 강하를 발생시키며, 따라서 오리피스(70)를 통해 주위 공기에 의해 보상된다.

개구(27)는 개구(27)를 통한 약 10 mmH₂0의 압력 강하를 이용하여, 공정 챔버(8)에서는 10-20 mmH₂0의 압력을 유지하고 무균실에서는 약 20-30 mmH₂0의 압력을 유지하는 크기로 이루어진다.

환경에 대한 상기 초과압력은 외부 작용제(agent)의 침투를 방지하기에 충분하지만, 상당한 살균제-오염 공기 누설이 작업장을 오염시키는 것을 충분히 방지할 수 있을 정도로 낮다. 개구(27)를 통한 압력 강하에 의해, 무균실(25)로부터 공정 챔버(8)로 연속적인 일-방향 흐름이 가능하다.

충전 도관이 분리되는 소정의 시간이 경과한 후, 화학적 살균 단계에 이어 건조 단계가 수행된다.

건조 단계 동안, 충전 도관(34)은 먼저 분배기(50)를 도 7의 위치, 즉 셔터(58)가 부분적으로 입구(51)를 폐쇄시키는 위치로 스위칭함으로써 과열된다. 이것은 충전 도관(34)을 지나는 과열된 공기흐름을 증가시키는데, 이 경우 과산화수소 분리를 가속화하는 높은 온도 및 동적인 효과가 함께 결합하여 충전 도관(34)을 완전히 살균시키고 상기 충전 도관으로부터 과산화수소를 제거한다.

이를테면 2분 동안 충전 도관(34)을 과열한 후, 분배기(50)는 도 8의 위치로 복원되며, 주로 입구(55)를 통해 무균실(25)로 공기를 피드시킴으로써 예컨대 총 15분 동안 무균실(25)의 건조가 계속된다.

건조 단계 동안, 온도 기준 파라미터는 무균실(25)에서 대략 95℃의 온도, 및 센서(TS1)에 의해 정해진, 예컨대 200℃ 미만의 최대 온도를 유지하도록 변경된다. 상기 제1 조건에 의해, 공기가 대략 140-150℃의 안전한 온도에서 입구(55)를 통해 무균실(25)로 피드될 수 있다.

이것이 셋-업(set-up) 사이클을 완성하며, 그 후 제조 단계가 이어진다.

제조하는 동안(도 2), 배스(7)는 살균 용액으로 채워지며, 웹(2)은 배스를 통해 피드되고, 공정 챔버(8)에서 건조되어, 무균실(25)에서 튜브형으로 세로방향으로 실링된다. 이와 동시에, 밸브(82)는 충전 도관(34)을 따라 식품을 피드하도록 스위칭된다.

상기 작동 조건에서, 분배기(50)의 셔터(58)는 입구(55)에 연결된 출구(53)를 부분적으로 폐쇄시키도록 위치하며(도 9), 출구(52)는 흐름의 상당 부분, 예컨대 40%를 노즐(22)로 피드시키고 그 나머지, 예컨대 60%를 무균실(25)로 피드시키도록 완전하게 개방된다. 살균제가 배스(7)를 통해 공기가 순환하는 것을 방지하기 때문에, 이제 셔터(75)가 개방되어, 공정 챔버(8)가 공기 처리 회로(24)의 흡입 도관(40)과 직접 연통된다.

이러한 방식으로, 무균실(25)과 공정 챔버(8)로의 흐름 분포를 변화시키고, 개방 위치에서 셔터(75)를 이용하여 오리피스(74)의 유동부와 개구(27)의 크기를 정확히 조절함으로써, 무균실과 공정 챔버(8)가 실질적으로 상기 언급된 최적의 압력 조건, 즉 개구(27)를 통해 대략 10 mmH₂O의 압력 강하를 가지고 무균실에서 약 20-30 mmH₂O와 공정 챔버에서 10-20 mmH₂O로 유지될 수 있다.

제조하는 동안, 유닛(41)의 출구에서의 공기 온도는 대략 120℃이고, 히터(69)는 센서(TS3)로부터의 피드백을 토대로하여 대략 180℃의 공기를 노즐(22)에 공급하도록 제어됨으로써, 웹(2)을 건조시키는데 사용된 공기흐름의 온도를 정확하게 제어할 수 있으며, 그에 따라 웹을 최적으로 건조 및 살균할 수 있다.

이러한 경우 무균실의 센서(TS2)는 단지 최소의-온도 제어를 제공하며, 이를테면 70℃의 최소의 안전한 임계온도 미만으로 무균실(25)의 온도가 떨어질 경우 경보를 작동시킨다. 이와 마찬가지로, 제조하는 동안 무균실(25)의 압력은 센서(PS1)에 의해 검출되며, 이것은 무균실(25)의 압력이 최소의 안전한 임계압력 미만으로 떨어질 경우 비상 정지(emergency stop)를 작동시킨다.

무균실(25)내의 압력이 허용 범위내에 유지되긴 하지만, 예컨대 열악한 실링 으로 인해 제조하는 동안 최소 안전값 쪽으로 떨어지려는 경향이 있다면, 이것은 제한 스톱(78)을 수동으로 조절하여 오리피스(74)의 유동부를 조절 및 특히 감소시킴으로써 제조동안 정정될 수 있다.

기계(1)에 작용하는 루틴에 있어서 짧은 시간 제조가 중단된 동안에는, 웹(2)이 멈추고 배스(7)는 비워진다.

이러한 상황에서, 분배기(50)의 셔터(58)는 출구(53)를 부분적으로 개방상태로 유지하도록 설정되고, 셔터(57)는 홀(68)을 제외하고 실질적으로 출구(52)를 폐쇄시키도록 설정되어(도 10), 흐름은 실질적으로 무균실(25)로 완전히 공급되고, 약 몇 퍼센트, 예컨대 3%의 최소 부분이 에어 나이프(21)로 공급된다.

예비적인 화학적 살균 및 건조 단계에 대해 상기 설명된 바와 같이, 흐름은 무균실(25)로부터 개구(27)를 통해 공정 챔버(8)로 이동하며; 오리피스(74)가 셔터(75)에 의해 폐쇄되고 배스(7)가 비어있기 때문에, 상기 흐름은 배스(7)의 전체 길이를 따라 전이 챔버(6)까지 이동하는데, 여기서 이것은 도관(40)을 따라 유도되어 처리 유닛(41)으로 다시 재순환된다.

오리피스(74)의 개구와 결합되며 오리피스(74)와 개구(27)를 적절히 크기조절하여 무균실(25)로 거의 완전히 공급된 새로운 흐름 분포는 여전히 무균실(25)과 공정 챔버(8)에서 최적의 압력 값을 유지한다.

높은 열관성(thermal inertia)에 의해, 상기 단계에서 무균실(25)은 그것을 통해 및 개구(27)를 통해 공정 챔버(8)와 배스(7)로 흐르는 공기를 냉각시키는 냉각기로서 작용한다. 이와 같은 배스의 "환기(ventilation)"는 웹(2)을 냉각시켜, 다음번에 배스(7)가 기계를 작동개시하도록 충전될 때 소위 "에지-위킹(edge wicking)"-살균제로 웹(2)의 에지를 함침(impregnation)하는 것-을 감소시킨다. 종이층이 노출되는 웹(2)의 에지에서 발생하는 에지 위킹은, 상기 설명된 바와 같은 환기를 이용하여 배스(7)와 웹(2)의 온도를 감소시키고, 기계가 작동개시될 때 적당히 높은 온도로 살균제를 로딩함으로써 상당히 감소될 수 있다.

그러나, 첨부된 특허청구범위의 범위에서 벗어나지 않고, 기계(1) 및 특히 살균 유닛(3)에 대한 변경이 이루어질 수 있다.

특히, 분배기(50)는 상이한 유형으로 또는 통상적인 한 쌍의 스로틀(throttle) 밸브로 대체될 수도 있다.

Claims

유동성 식품을 포장하는 기계(1)에서 포장 재료 웹(2)을 살균하는 살균 유닛(3)으로서,

상기 웹(2)이 연속적으로 피드되는, 살균제를 포함하는 배스(7);

상기 배스(7)의 출구(12)에 연결되며 상기 웹(2)으로부터 잔류 살균제를 제거하기 위한 건조 수단(17)을 수용하는 공정 챔버(8); 및 상기 웹(2)을 통과시키기 위한 개구(27)를 거쳐 상기 공정 챔버(8)와 연통되며, 포장하기 위한 식품으로 연속해서 충전되는 튜브(29)를 형성하도록 상기 웹(2)이 세로방향으로 접혀 실링되는 무균실(25)을 포함하는 무균 환경(30);

살균된 공기 흐름을 상기 웹(2)상으로 지향시키는 하나 이상의 노즐(22)을 포함하는 상기 건조 수단(17); 및

상기 무균 환경(30)내의 공정 조건을 제어하며, 상기 공정 챔버(8)로부터 공기를 유도하는 흡입 수단(40); 및 살균된 공기를 상기 무균실(25)로 피드시키는 제1 공급 수단(55, 56)과 제1 가열 수단(45)을 구비한 공기 처리 수단(41)을 포함한 공기 처리 회로(24)를 포함하는, 포장 재료 웹(2)을 살균하는 살균 유닛(3)에 있어서:

공기 처리 수단(41)으로부터 상기 노즐(22)로 살균 공기를 공급하는 제2 공급 수단(54); 및

상기 제2 공급 수단(54)에 연결되며, 상기 노즐(22)에 공급된 공기의 온도를 제어하는 제2 가열 수단(69)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 공급 수단(55, 56) 및 상기 제2 공급 수단(54)을 상기 공기 처리 수단(41)에 조절가능하게 연결하는 제1 밸브 수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 밸브 수단은 상기 공기 처리 수단(41)에 연결된 입구(51), 상기 제1 공급 수단(55, 56)과 상기 제2 공급 수단(54)에 각각 연결된 2개의 출구, 및 상기 입구(51)로부터 상기 출구(52, 53) 각각으로의 흐름을 조정하는 제1 및 제2 셔터(57, 58)를 구비하는 분배기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 분배기(50)는 축(B)을 가진 원통형 공동(61)을 갖는 케이싱(60)을 포함하며;

상기 입구(51)와 상기 출구(52, 53)는 상기 공동(61)의 상기 축(B)에 수직인 축(D, C)을 가지며 상기 공동과 연통되는 상기 케이싱(60)내에 형성된 각각의 홀에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 4 항에 있어서,

상기 셔터(57, 58)는 상기 공동(61)과 동축인 각각의 원통형 실링 표면(64)을 가지며, 이것은 상기 공동(61)의 내부 표면에 대해 밀폐되어 슬라이드하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 5 항에 있어서,

상기 셔터(57, 58)는 상기 공동(61)의 상기 축(B)을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 6 항에 있어서,

상기 셔터(57, 58)는 각각의 액추에이터(65, 66)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 셔터 중 하나(57)는 상기 제2 출구(52)가 폐쇄되어 있을 때에도, 잔류 흐름을 상기 제2 공급 수단(54)으로 허용하는 홀(68)을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 배스(7)의 입구(11)와 상기 흡입 수단(40)과 연통되는 전이 챔버(6); 및

상기 공정 챔버(8)와 상기 전이 챔버(6) 사이에 삽입되며, 상기 공정 챔버(8)가 상기 전이 챔버(6)와 직접 연통되는 개방 위치와, 상기 공정 챔버(8)가 상기 배스(7)를 통해 상기 전이 챔버(6)와 연통되는 폐쇄 위치 사이를 이동할 수 있는 제2 밸브 수단(74, 75)을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 무균실(25)과 상기 공정 챔버(8) 사이에서 국소적인 압력 강하를 발생시키는 장벽(80)을 포함하며;

상기 장벽(80)은 상기 공정 챔버(8)와 상기 무균실(25) 사이에, 상기 웹(2)이 피드되는 상기 개구(27)를 규정하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 살균 유닛은 상기 웹(2)의 한 면으로부터 돌출되는 개구 장치(5)가 갖추어진 포장 재료 웹(2)을 처리하며;

상기 개구(27)는 상기 웹(2)의 진행면에 대해 비대칭이고, 상기 개구 장치(5)가 돌출되는 상기 웹(2)의 면과 마주하는 측에서 더 높은 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 10 항에 있어서,

상기 개구(27)로부터 바로 하류측에 상기 무균실(25)에 수용되며 상기 웹(2)을 안내하는 롤러(31)를 포함하고,

상기 장벽은 상기 개구(27)를 규정하고 상기 롤러(31)에 가까워지도록 형성되는 칸막이(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.
제 9 항에 있어서,

상기 전이 챔버는 낮은 압력하에서 개방되는 통상적으로-폐쇄되어 있는 오리피스(70)를 통해 외부 환경과 연통되는 것을 특징으로 하는 포장 재료 웹을 살균하는 살균 유닛.