KR101163159B1 - 음료 살균 방법 및 음료 살균 장치 - Google Patents

Abstract

살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 압력실(20)에 배치하고, 용기의 압력(M2)과 압력실의 압력(M1)과의 사이의 압력차(M2-M1)가 소정의 범위 내에 있도록 압력실의 압력을 상승시킴과 동시에, 압력실 내의 온도(L1)를 소정의 온도까지 상승시켜 용기의 온도(L2)를 상승시키고, 압력실 내의 용기를 소정의 온도로 소정의 시간동안만 유지함으로써 용기 내의 음료를 살균하고, 용기의 압력과 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 압력실의 압력을 하강시킴과 동시에, 압력실 내의 온도를 하강시켜 용기의 온도를 하강시키도록 한 음료 살균 방법 및 이 방법을 실시하는 음료 살균 장치가 제공된다. 이것에 의하여, 가열시에 기체가 발생하는 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균할 수 있다.

음료, 살균, 탄산 음료, 용기

Description

음료 살균 방법 및 음료 살균 장치 {DRINK STERILIZATION METHOD AND DRINK STERILIZER}

본 발명은 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료, 예를 들면 알코올 등의 저비점 성분을 함유한 음료 또는 탄산 가스를 함유한 탄산음료를 살균하기 위한 음료 살균 방법 및 이 방법을 실시하는 음료 살균 장치에 관한 것이다.

통상, 용기에 충전되어 밀봉된 음료는 살균 가능한 소정의 온도에 있어서 소정 시간 동안만 유지됨으로써 살균되고 있다. 또한, 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료, 예를 들면 알코올 등의 저비점 성분을 함유한 음료 또는 탄산 가스를 함유한 탄산음료로서, 또한 식물의 조직 성분을 함유하지 않는 음료의 경우에는 탄산 가스의 작용, 즉 pH 값의 저하나 산소량 저하 등의 작용에 의하여 미생물의 증식을 억제할 수 있으므로, 가열 살균 처리는 실시되지 않았다. 그런데, 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료라고 하더라도, 식물의 조직 성분을 포함하고 있는 경우에는 가열 살균이 필요한 경우가 있고, 이와 같은 경우에는 전술한 음료가 충전되어 밀봉된 복수의 용기에 대기압 하에서 열수를 연속적으로 살포함으로써 용기의 가열 살균을 실시하는 열처리기(pasteurizer) 장치가 사용되고 있다. 이 열 처리기 장치는 대기압 하에서 가열 살균을 실시하고 있으므로, 용기를 가열할 수 있는 상한 온도는 비교적 낮다. 이 때문에, 열 처리기 장치의 가열 상한 온도보다 높은 온도로 살균할 필요가 있는 경우에는 용기를 배치하기 위한 밀폐 공간을 내부에 형성할 수 있는 레토르트 장치가 사용되고 있다. 레토르트 장치는 이 밀폐 공간 내에서 열수를 용기에 살포할 수 있기 때문에, 열 처리기 장치의 경우보다 더 고온 하에서 가열 살균하는 것이 가능하게 된다.

그런데, 이와 같은 가열 살균 처리가 필요한 음료가 밀봉된 용기를 살균 가능한 소정의 온도까지 가열하면, 예를 들면 저비점 성분의 기화 또는 탄산 가스의 발생에 의하여 용기 내의 압력이 급격하게 상승한다. 도 4는 250 ㎖용 알루미늄 캔을 용기로서 채용하였을 경우의 용기의 온도와 용기의 내압과의 관계를 나타내는 도면이다. 이 250 ㎖용 알루미늄 캔의 한계압은 파선으로 나타내는 바와 같이, 예를 들면 약 630 kPa(게이지압)이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 용기 내에 충전한 음료가 2.5 vol%의 탄산을 함유하고 있는 경우에는 대기압 하에서 캔을 약 65℃ 정도보다 높은 온도까지 승온하면, 캔의 내압과 대기압 사이의 압력차가 캔의 한계압(게이지압)을 넘으므로 캔이 변형?파손된다. 따라서, 용기의 가열시에 용기 내외의 압력차가 한계압(게이지압)을 넘지 않도록, 비교적 저온 하에서 가열 살균 처리를 할 필요가 있다. 이 때문에, 가열 살균 처리가 필요하고 가열시에 내부로부터 기체가 발생하는 음료가 알코올 등의 저비점 성분을 포함하는 경우에는 저비점 성분의 함유량이 많을수록, 또한 이와 같은 음료가 탄산 가스를 함유한 탄산 음료인 경우에는 탄산 가스의 함유량이 많을수록, 가열 온도를 낮게 할 필 요가 있다. 따라서, 이와 같은 음료를 가열 살균할 때에는 가열 처리 시간이 연장되기 때문에, 생산성이 현저하게 저하된다. 또한, 가열 온도는 음료의 살균 가능 온도 이상으로 할 필요가 있지만, 저비점 성분 및/또는 탄산 가스의 함유량에 따라서는 가열 온도를 살균 가능 온도보다 낮추지 않을 수 없는 경우도 있는데, 이와 같은 경우에는 음료를 가열하더라도 음료가 살균되지는 않는다. 또한, 가열 처리 시간을 연장함으로써 음료 내의 향미 성분이 열 열화(熱 劣化)하여 그 풍미가 손상될 가능성도 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 일본 공개 특허 공보 평11-221062호에서는 음료가 충전된 용기를 레토르트 장치의 압력실 내에 배치하고, 음료로부터 기체가 발생하는 온도 이상으로 가열된 액상 열매(熱媒)를 용기에 살포하면서, 압축 공기를 공급함으로써 압력실 내의 압력을 가압하는 것이 개시되어 있다. 이것에 의하여, 살균하는 데 필요한 온도까지 용기를 가열함으로써 음료로부터 기체가 발생하여 용기의 압력이 상승하였다고 하더라도 용기의 압력과 압력실의 압력 사이의 압력차는 한계압을 넘지 않기 때문에, 용기가 변형?파손되지 않고 음료를 가열 살균할 수 있다.

그러나, 일본 공개 특허 공보 평11-221062호에 개시되는 레토르트 장치에서는 실제로 살균을 실시하고 있을 때에는 용기의 변형?파손은 발생하지 않지만, 압력실의 온도를 살균 가능한 온도까지 상승시킬 때 및/또는 용기를 압력실로부터 꺼내기 위하여 압력실의 온도를 하강시킬 때는 압력실에 배치된 용기가 변형?파손될 수 있다는 문제가 남아 있다.

이에, 본 발명자는 상기 과제를 극복하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 용기의 압력과 압력실의 압력 사이의 압력차가 한계압을 넘지 않도록 압력실의 온도 승강 작용을 제어함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 지견을 얻어, 음료 살균 방법 및 음료 살균 장치를 구축하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 음료, 특히 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균할 수 있는 음료 살균 방법 및 이 살균 방법을 실시하는 음료 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 제1 실시 형태에 따르면, 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 압력실에 배치하고, 상기 압력실의 압력을 제1 압력까지 상승시키고, 제1 온도에 있어서 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 제1 온도까지 상승시켜 상기 용기의 온도를 상승시키고, 상기 압력실을 상기 제1 온도로 소정의 시간만 유지함으로써 상기 용기 내의 음료를 살균하고, 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에 있어서의 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 제2 온도까지 하강시켜 상기 용기의 온도를 하강시키고, 상기 압력실의 압력을 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력까지 하강시키도록 한 음료 살균 방법이 제공된다.

즉, 제1 실시 형태에 있어서는 용기 주위의 압력, 즉 압력실의 압력을 제1 압력까지 미리 높인 다음, 압력실의 온도를 높인다. 이 때문에, 압력실의 온도 상승에 따라 용기 내부의 압력이 상승하더라도 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압 사이의 압력차가 용기의 한계압(게이지압)을 넘는 경우는 없어지므로, 압력실의 온도 상승시에도 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에 의하면, 압력실의 온도를 제2 온도까지 낮춤으로써 용기 내부의 압력을 미리 낮춘 후에 압력실의 압력을 하강시키고 있다. 즉, 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압 사이의 압력차를 미리 줄이고나서 압력실의 압력을 하강시키므로, 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압 사이의 압력차가 용기의 한계압(게이지압)을 넘는 경우는 없고, 따라서, 압력실의 온도 하강시에도 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다. 즉, 제1 실시 형태에 있어서는 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다.

제2 실시 형태에 의하면, 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 압력실에 배치하고, 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록, 상기 압력실의 압력을 상승시킴과 동시에 상기 압력실 내의 온도를 소정의 온도까지 상승시켜 상기 용기의 온도를 상승시키고, 상기 압력실을 상기 소정의 온도로 소정의 시간 동안만 유지함으로써 상기 용기 내의 음료를 살균하고, 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실의 압력을 하강시킴과 동시에, 상기 압력실 내의 온도를 하강시켜 상기 용기의 온도를 하강시키도록 한 음료 살균 방법이 제공된다.

즉, 제2 실시 형태에 있어서는 압력실 내의 압력과 용기의 압력 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 압력실 내의 압력을 상승 및 하강시키고 있으므로, 압력실의 온도를 승강시키고 있을 때에도, 용기의 내압과 외압과의 사이의 압력차가 한계압(게이지압)을 넘지 않고, 이것에 의하여 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서는 압력실의 압력 상승 작용과 온도 상승 작용을 동시에 실시함과 동시에, 압력실의 압력 하강 작용과 온도 하강 작용을 동시에 실시하도록 하고 있으므로, 제1 실시 형태의 경우보다 단시간에 음료의 살균 처리를 실시하는 것이 가능하게 된다.

제3 실시 형태에 의하면, 제1 또는 제2 실시 형태에 있어서, 상기 음료는 상기 음료를 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료이다.

즉, 제3 실시 형태에 있어서는, 이와 같은 음료가 충전되어 있는 용기의 온도 상승시에 용기 내부의 압력이 통상의 음료의 경우보다 큰 폭으로 상승될 수 있는 것인데, 용기의 온도를 상승시킬 때에 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하다고 할 수 있다. 또한, 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료는 알코올 등의 저비점 성분을 함유하는 음료 또는 탄산 가스를 함유하는 탄산음료일 수 있다.

제4 실시 형태에 의하면, 제1 또는 제3 실시 형태에 있어서, 상기 압력실 내의 온도를 하강시키고 나서 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 압력실의 압력을 하강시키도록 하였다.

즉, 제4 실시 형태에 있어서는 상기 압력차가 상기 소정의 범위를 넘지 않을 정도로 용기의 압력을 저하시키는 데 충분한 시간이 경과한 후에 압력실의 압력을 하강시키고 있으므로, 용기의 압력과 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 상기 소정의 범위 또는 한계압(게이지압)을 넘는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제5 실시 형태에 의하면, 제1 내지 제4 실시 형태 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 상기 용기에 기계적인 힘을 가하고 상기 용기의 압력을 상승시키는 것을 포함한다.

즉, 제5 실시 형태에 있어서는 용기의 압력을 상승시키기 위하여 압력실의 압력을 상승시키는 것에 추가하여, 용기에 기계적인 힘을 가하고 있으므로, 압력실의 압력에 의하여 용기의 압력을 상승시키는 것을 보조하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면 압력실의 압력을 압축 공기의 공급에 의하여 높이고 있는 경우에는 사용되는 압축 공기량을 저감할 수 있다. 또한, 압축 공기의 공급만으로 압력실의 압력을 높이고 있는 동시에, 가열수를 압력실에 공급함으로써 용기의 온도를 높이고 있는 경우에는, 압력실의 압력이 어떠한 값을 넘으면 가열수를 압력실 내에 공급하는 것이 곤란하게 되므로, 고압력 하에서도 가열수를 공급 가능하게 하기 위하여 비교적 고양정의 펌프가 필요하게 된다. 그러나, 제5 실시 형태에 있어서는 용기에 기계적인 힘을 가하는 만큼 압력실 내에 있어서의 압축 공기량은 적어도 되고, 그 결과, 가열수를 압력실에 비교적 용이하게 공급할 수 있게 되므로, 가열수를 공급하기 위한 펌프는 양정이 비교적 낮은 것으로 충분하다.

제6 실시 형태에 의하면, 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 배치하는 압력실과, 상기 압력실의 압력을 승강시키는 압력 승강 수단과, 상기 압력실의 온도를 승강하여 상기 용기의 온도를 승강시키는 온도 승강 수단과, 상기 압력 승강 수단과 상기 온도 승강 수단을 제어하여 상기 용기 내의 음료를 살균하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 압력실의 압력을 상기 압력 승강 수단에 의하여 제1 압력까지 상승시키고, 제1 온도에 있어서의 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 온도 승강 수단에 의하여 상기 제1 온도까지 상승시키고, 상기 압력실을 상기 제1 온도로 소정의 시간만 유지하여 상기 용기 내의 음료를 살균한 후에, 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에 있어서의 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 온도 승강 수단에 의하여 상기 제2 온도까지 하강시키고, 상기 압력실의 압력을 상기 압력 승강 수단에 의하여 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력까지 하강시키도록 한 음료 살균 장치가 제공된다.

즉, 제6 실시 형태에 있어서는 용기 주위의 압력, 즉 압력실의 압력을 제1 압력까지 미리 높인 후에 압력실의 온도를 올리고 있다. 이 때문에, 압력실의 온도 상승에 따라서 용기 내부의 압력이 상승하더라도 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압과의 사이의 압력차가 용기의 한계압(게이지압)을 넘지는 않게 되므로, 압력실의 온도 상승시에도 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다. 또한, 제6 실시 형태에 의하면, 압력실의 온도를 제2 온도까지 낮춤으로써 용기 내부의 압력을 미리 낮춘 후에 압력실의 압력을 하강시키고 있다. 즉, 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압과의 사이의 압력차를 미리 줄이고 나서 압력실의 압력을 하강시키고 있으므로, 압력실 내에 있어서의 용기의 내압과 외압과의 사이의 압력차가 용기의 한계압(게이지압)을 넘지는 않고, 따라서, 압력실의 온도 하강시에도 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다. 즉, 제6 실시 형태에 있어서는 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다.

제7 실시 형태에 의하면, 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 배치하는 압력실과 상기 압력실의 압력을 승강시키는 압력 승강 수단과, 상기 압력실의 온도를 승강하여 상기 용기의 온도를 승강시키는 온도 승강 수단과, 상기 압력 승강 수단과 상기 온도 승강 수단을 제어하여 상기 용기 내의 음료를 살균하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실의 압력을 상기 압력 승강 수단에 의하여 상승시키면서 상기 온도 승강 수단에 의하여 상기 압력실 내의 온도를 소정의 온도까지 상승시킨 상태로 상기 용기를 소정 시간만 유지하여 살균한 후에, 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실의 압력을 상기 압력 승강 수단에 의하여 하강시키면서 상기 온도 승강 수단에 의하여 상기 압력실 내의 온도를 하강시키도록 한 음료 살균 장치가 제공된다.

즉, 제7 실시 형태에 있어서는, 압력실 내의 압력과 용기의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 압력실 내의 압력을 상승 및 하강시키고 있으므로, 압력실의 온도를 승강하고 있을 때에도, 용기의 내압과 외압 사이의 압력차가 한계압(게이지압)을 넘는 경우는 없고, 이것에 의하여, 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제7 실시 형태에 있어서는, 압력실의 압력 상승 작용과 온도 상승 작용을 동시에 실시함과 동시에, 압력실의 압력 하강 작용과 온도 하강 작용을 동시에 실시하도록 하고 있으므로, 제6 실시 형태의 경우보다 단시간에 음료의 살균 처리를 실시하는 것이 가능하게 된다.

제8 실시 형태에 의하면, 제6 또는 제7 실시 형태에 있어서, 상기 음료는 상기 음료를 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료이다.

즉, 제8 실시 형태에 있어서는, 이러한 음료가 충전된 용기의 온도 상승시에 용기 내부의 압력이 통상의 음료의 경우보다 큰 폭으로 상승할 수 있기 때문에, 용기의 온도를 상승시킬 때 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하게 될 수 있다. 또한, 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료는 알코올 등의 저비점 성분을 함유한 음료 또는 탄산 가스를 함유한 탄산음료일 수 있다.

제9 실시 형태에 의하면, 제6 또는 제8 실시 형태에 있어서, 상기 온도 승강 수단에 의하여 상기 압력실 내의 온도를 하강시켜 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 압력 승강 수단에 의하여 상기 압력실의 압력을 하강시키도록 하였다.

즉, 제9 실시 형태에 있어서는 상기 압력차가 상기 소정의 범위를 넘지 않을 정도로 용기의 압력이 저하되기에 충분한 시간이 경과한 후에 압력실의 압력을 하강시키고 있으므로, 용기의 압력과 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 상기 소정의 범위 또는 한계압을 넘는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

제10 실시 형태에 의하면, 제6 내지 제9 실시 형태 중 어느 하나의 실시 형태에 있어서, 상기 압력 승강 수단이 상기 압력실 내의 용기에 기계적인 힘을 가함으로써 상기 용기를 가압하는 기계적 가압부를 포함한다.

즉, 제10 실시 형태에 있어서는 용기의 압력을 상승시키기 위하여 압력실의 압력을 상승시키는 것에 추가하여, 용기에 기계적인 힘을 가하고 있으므로, 압력실의 압력에 의하여 용기의 압력을 상승시키는 것을 보조하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면 압력실의 압력을 압축 공기의 공급에 의하여 높이고 있는 경우에는 사용되는 압축 공기량을 줄일 수 있다. 또한, 압축 공기의 공급만으로 압력실의 압력을 높이는 동시에, 가열수를 압력실에 공급함으로써 용기의 온도를 높이는 경우에는 압력실의 압력이 어떤 값을 넘으면, 가열수를 압력실 내에 공급하는 것이 곤란하게 되므로, 고압력하에서도 가열수를 공급 가능하게 하기 위하여 비교적 고양정의 펌프를 필요로 하게 된다. 그러나, 제10 실시 형태에 있어서는 용기에 기계적인 힘을 가하는 분만큼 압력실 내에 있어서의 압축 공기량은 적어도 되고, 그 결과, 가열수를 압력실에 비교적 용이하게 공급할 수 있게 되므로, 가열수를 공급하기 위한 펌프는 양정이 비교적 낮은 것으로 충분하다.

제11 실시 형태에 따르면, 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 배치하기 위한 실(室)과, 상기 실 내에 배치된 상기 용기에 기계적인 힘을 가함으로써 상기 용기를 가압하는 기계적 가압 수단과, 상기 압력실의 온도를 승강하여 상기 용기의 온도를 승강시키는 온도 승강 수단을 구비하고, 상기 기계적 가압 수단에 의하여 가압된 상기 용기를 상기 온도 승강 수단에 의하여 온도 상승된 상기 실 내에 있어 소정의 시간만 유지함으로써 상기 용기 내의 음료를 살균하는 음료 살균 장치가 제공된다.

즉, 제11 실시 형태에 있어서는 기계적 가압 수단에 의하여 용기에 힘을 직접적으로 가함으로써 용기의 압력을 상승시키고 있기 때문에, 용기의 압력을 간접적으로 높이는 경우, 예를 들면 용기 주위의 공기의 압력을 상승시킴으로써 용기의 압력을 높이는 경우와 비교하여, 용기의 압력을 신속하고 확실하게 상승시킨다.

제12 실시 형태에 의하면, 제11 실시 형태에 있어서, 상기 음료는 상기 음료를 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시킨다.

즉, 제12 실시 형태에 있어서는 용기의 온도 상승시에 용기 내부의 압력이 통상의 음료의 경우보다 큰 폭으로 상승할 수 있기 때문에, 용기의 온도를 상승시킬 때 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하게 될 수 있다. 또한, 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료는 알코올 등의 저비점 성분을 함유한 음료 또는 탄산 가스를 함유한 탄산음료일 수 있다.

각 실시 형태에 의하면, 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균할 수 있다고 하는 공통의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의하면, 살균 처리를 단시간에 완료할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 의하면, 용기의 온도를 상승시킬 때 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또, 제4 실시 형태에 의하면, 용기의 압력과 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 상기 소정의 범위를 초과하는 것을 확실하게 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제5 실시 형태에 의하면, 압력실의 압력에 의하여 용기의 압력을 상승시키는 것을 보조하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제7 실시 형태에 의하면, 살균 처리를 단시간에 완료할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제8 실시 형태에 의하면, 용기의 온도를 상승시킬 때 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제9 실시 형태에 의하면, 용기의 압력과 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 상기 소정의 범위를 초과하는 것을 확실하게 방지할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제10 실시 형태에 의하면, 압력실의 압력에 의하여 용기의 압력을 상승시키는 것을 보조하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제11 실시 형태에 의하면, 용기의 압력을 신속하고 확실하게 상승시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제12 실시 형태에 의하면, 용기의 온도를 상승시킬 때 압력실의 압력을 높이는 것은 극히 유리하다고 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

첨부 도면에 나타내는 본 발명의 전형적인 실시 형태의 상세한 설명으로부터, 본 발명의 이들 목적, 특징 및 이점 및 다른 목적, 특징 및 이점이 한층 더 명료해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 개략도이다.

도 2a는 압력실 및 용기의 압력과 시간과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 2b는 압력실 및 용기의 압력과 시간과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 부분 확대도이다.

도 3b는 본 발명의 다른 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 부분 확대도이다.

도 4는 용기의 온도와 내압과의 관계를 나타내는 도면이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 음료 살균 장치

11: 콤프레서

12: 에어 탱크

13: 급수조

14: 다공판

15: 감압 밸브군

19A, 19B: 펌프

20: 압력실

21: 지지 베이스

22: 컨테이너

23, 24: 샤워 노즐

27, 28, 29: 안전 밸브

31: 스팀 어큐물레이트

41: 배출실

42: 배수 탱크

60: 기계적 가압 수단

61: 추

66: 조절 부재

67: 누름판

69: 스프링

91, 92: 용기군

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면에 있어서, 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 붙였다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면의 축척을 적당하게 변경하였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 음료 살균 장치(10)는 압력실(20)을 구비하고 있고, 압력실(20) 내에는 지지 베이스(21)가 설치되어 있다. 음료가 충전된 상태로 밀봉된 복수의 용기(도 1에는 도시하지 않음)를 담지하는 컨테이너(22)가 도시되는 바와 같이 지지 베이스(21) 상에 설치할 수 있게 되어 있다. 이 때, 용기 내에 충전되는 음료는 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료, 예를 들면 알코올 등의 저비점 성분을 함유한 음료 또는 탄산 가스를 함유한 탄산음료이며, 예를 들면 식물의 조직 성분을 포함하기 위하여 가열 살균 처리가 필요ㅎ한 것으로 한다. 또한, 도 1에는 도시하지 않은 용기는 알루미늄 캔, 스틸 캔, 패트 병, 유리병, 종이 캔, 파우치 등을 포함한다. 또한, 컨테이너(22)를 사용하지 않고, 복수의 용기를 지지 베이스(21) 위에 직접적으로 설치하여도 좋다.

도 1에 나타내는 바와 같이 에어 탱크(12)로부터 연장되는 배관(51)은 감압 밸브군(15)의 하류에 있어서 두 개의 배관(52, 56)으로 분기되어 있고, 일방의 배관(52)이 압력실(20) 내부에 통하고 있다. 배관(56)에 설치되어 있는 개폐 밸브(45)는 통상은 폐쇄되어 있기 때문에, 에어 탱크(12) 내의 공기는 압력(11)에 의하여 압축된 상태로 배관(51) 및 배관(52)을 통하여 압력실(20) 내에 공급될 수 있다.

또한, 급수조(13A)로부터 뻗은 배관(53A)은 펌프(19A) 및 밸브(17A)의 하류에 있어서 두 개로 분기되어 있고, 각각 압력실(20) 내에 있어서 샤워 노즐 (23, 24)에 접속되어 있다. 급수조(13A) 내에 저장되는 액체, 예를 들면 물은 펌프 (19A)를 구동함으로써 샤워 노즐(23, 24)로부터 압력실(20) 내에 공급된다. 한편, 급수조(13B)로부터 뻗은 배관(53B)은 펌프(19B) 및 밸브(17B)의 하류에 있어서, 상기 관(53A)의 밸브(15A)의 하류에 연접되어 있다. 급수조(13B) 내에 저장되는 액체, 예를 들면 상기 수조(13A) 내의 물보다 저온의 물은 펌프(19B)를 구동함으로써 샤워 노즐(23, 24)로부터 압력실(20) 내에 공급된다. 후술하는 바와 같이 압력실(20) 내부는 고압이 되므로, 펌프(19A, 19B)의 양정은 종래에 사용하던 펌프의 양정(약 20 m 내지 29 m)보다 높게 되어 있고, 이것에 의하여 고압의 압력실(20) 내에 물을 공급하는 것이 가능하게 된다. 바람직한 실시 형태에 있어서는 펌프(19A, 19B)의 양정은 약 40 m 내지 약 51 m일 수 있다.

또한, 스팀 어큐물레이트(31)로부터 뻗은 배관(54)은 감압 밸브(32) 및 자동 밸브(33)의 하류에 있어서 압력실(20)에 접속되어 있고 스팀 어큐물레이트(31)에 의하여 형성된 증기가 압력실(20) 내에 공급되도록 되어 있다. 음료 살균 장치(10)의 사용시에는, 도시하는 바와 같이, 지지 베이스(21)의 아래쪽 부근까지 물을 저장하고, 배관(54)은 물을 가열하기 위하여 압력실 (20)의 아래쪽에 접속되어 있는 것이 좋다.

또한, 압축 공기를 공급하기 위한 배관(51)으로부터 분기된 배관(56)은 개폐 밸브(45)를 거쳐 배출실(41)에 접속되어 있다. 배관(56)은 압력실(20) 내에 공급되는 압축 공기를 배출할 때에 사용된다. 또한, 압력실(20) 내에 저장된 물을 배출하기 위한 배관(55A)이 배출실(41)에 접속되어 있다. 일단, 배출실(41)에 배출된 압축 공기 및 물은 배관(58)을 통하여 배수 탱크(42)까지 배출되게 되어 있다. 또한, 도시하는 바와 같이, 배수 탱크(42)는 감압 밸브(43A)를 거쳐 급수조(13A)까지 접속되어 있다. 또한, 압력실(20) 내에 저장된 물을 배출하기 위한 배관(55B)이 감압 밸브(43B)를 사이에 두고 급수조(13A)에 접속되어 있다.

또한, 압력실(20)의 하부로부터 연장되는 배관(50)은 펌프(19C)를 거쳐 압력실(20)의 상부에 접속되어 있다. 펌프(19C)를 구동시킴으로써 압력실(20)에 저장된 물(A)이 배관(50)을 순환하여 압력실(20)의 상부에 공급된다. 배관(50)의 선단은 다공판(14)의 윗쪽에 위치 결정되어 있으므로, 물을 다공판(14) 전체로부터 컨테이너(22)를 향하여 살포할 수 있다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 압력실(20)에는 안전 밸브(27, 28, 29)가 설치되어 있고, 압력실(20) 내의 압력이 과잉으로 상승하였을 경우에, 압력실(20) 내의 용기가 자동적으로 보호될 수 있도록 되어 있다.

음료 살균 장치(10)를 사용할 때, 음료가 충전되어 밀봉된 복수의 용기를 컨테이너(22) 내에 투입하고, 이 컨테이너(22)를 지지 베이스(21) 상에 배치한 후에, 압력실(20)을 밀봉 폐쇄한다. 이하, 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서의 음료 살균 장치(10)의 압력실(20) 내에 있어서의 가열 작용 및 가압 작용에 대하여 설명한다. 도 2a는 압력실(20) 및 용기의 온도와 시간과의 관계를 나타내는 도면이고, 도 2b는 압력실(20) 및 용기의 압력과 시간과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 2a에 있어서는 파선(L1)은 압력실(20) 내부의 온도를 나타내고, 실선(L2)은 용기 내부의 온도를 나타낸다. 또한, 도 2b에 있어서는 파선(M1)은 압력실(20) 내부의 압력, 즉 용기의 외압을 나타내고, 실선(M2)은 용기의 압력, 즉 용기의 내압을 나타 낸다.

도 2a에 나타내는 바와 같이, 복수의 용기를 담지한 컨테이너(22)를 압력실(20) 내에 배치하고 압력실(20)을 폐쇄한 시간을 0으로 한다. 도 2a에 나타내는 시간 0으로부터 약 3분간의 기간 T0에 있어서는, 펌프(19A)를 구동시킴과 동시에 밸브(17A)를 개방함으로써 급수조(13A) 내의 액체, 예를 들면 물을 샤워 노즐(23, 24)로부터 압력실(20) 내에 공급한다. 이것에 의하여, 물(A)을 압력실(20)의 아래쪽에 저장한다. 물(A)의 액면(L)이 지지 베이스(21)에 도달하지 않을 정도로 물(A)이 저장되면, 펌프(19A)를 멈춤과 동시에 밸브(17A)를 폐쇄함으로써 물의 공급을 정지한다. 후술하는 바와 같이 물(A)은 가열되므로, 물(A)의 액면(L)이 지지 베이스(21)상까지 도달하여 컨테이너(22) 내의 복수의 용기가 물에 의하여 침지되는 경우에는 용기에 존재하는 공기가 고이게 되어 가열 얼룩이 용기 표면에 생길 가능성이 있으나, 물(A)의 액면(L)을 전술하는 바와 같이 조절함으로써, 컨테이너(22) 내의 용기에 가열 얼룩이 생기는 것을 피할 수 있다. 이어서, 펌프(19C)를 구동시킴으로써 압력실(20) 내에 고인 물(A)을 순환시킨다. 이것에 의하여, 물(A)은 압력실(20)의 상부로부터 공급되어 다공판(14)를 통과함으로써 컨테이너(22) 전체에 살포된다. 또한, 도 2b를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 기간 T0에 있어서는 압력실(20) 내의 압력은 O kPa이고, 음료가 충전되어 밀봉되어 있는 용기의 압력은 소정의 압력, 도 2b에 있어서는 약 400 kPa까지 미리 높아져 있다.

이어서, 기간 T0 후의 기간 T1(시간 약 3분 내지 15분간)에 있어서는 감압 밸브(32) 및 자동 밸브(33)를 개방시킨 후에, 스팀 어큐물레이트(31)를 구동시켜 수증기를 발생시킨다. 다음으로, 이들 수증기는 배관(54)을 통하여 압력실(20) 내에 공급된다. 수증기는 압력실(20)에 저장된 물(A) 내를 통과하므로, 물(A)이 가열된다. 그 다음으로, 물(A)은 배관(50)을 통하여 다공판(14)으로부터 살포되므로, 컨테이너(22) 내에 배치된 용기가 가열된다. 이 때문에, 도 2a에 도시하는 바와 같이 기간 T1에 있어서 먼저 압력실(20) 내의 온도(L1)가 상승하고, 이어서, 컨테이너(22) 내의 용기의 온도(L2)가 온도(L1)에 추종하여 상승한다. 또한, 용기가 가열됨으로써 용기 내의 음료도 가열되므로, 용기 내의 음료가 알코올 등의 저비점 성분을 포함하는 경우에는 저비점 성분이 기화하게 되고, 또한 용기 내의 음료가 탄산음료인 경우에는 탄산 가스가 발생하게 된다. 따라서, 용기의 온도(L2)가 상승하는데 수반되어서, 용기의 압력(내압)(M2)도 점차 상승하게 된다.

또한, 기간 T1에 있어서는 후술하는 감압 밸브군(15)의 설정을 한 후에 콤프레서(11)를 구동시키고, 그것에 의하여 에어 탱크(12) 내의 공기를 압축한 상태로 배관 (52)에 통과시켜 압력실(20) 내에 공급하게 된다. 이 때문에, 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이 압력실(20) 내의 압력(M1)이 0 kPa로부터 소정의 압력 P1(도 2b에 있어서는 약 380 kPa까지)까지 상승한다. 그 다음으로, 압력실(20) 내의 압력(M1)이 이 소정의 압력(P1)으로 유지되도록 압력(11)이 제어된다.

이어서, 기간 T2(시간 약 15분 내지 32 분간)에 있어서는 압력실(20) 내의 온도(L1)가 용기 및 용기 내 음료에 대응하는 살균 가능한 소정의 온도(도 2a에 있어서는 약 65℃)에 도달하면, 압력실(20) 내의 온도가 이 소정의 온도로 유지되도록 스팀 어큐물레이트(31)가 제어된다. 이 소정의 온도는 용기 내의 음료를 살균하 는 것이 가능한 온도이고, 용기 내의 음료의 성분의 종류 및 양에 따라 다르다. 예를 들면, 음료가 전술한 저비점 성분 및/또는 탄산 가스를 포함하는 경우에는 저비점 성분 및/또는 탄산 가스의 함유량이 많을수록 소정의 온도도 커진다. 또한, 예를 들면 음료 내에 살균하여야 할 식물의 조직 성분을 포함하고 있는 경우에는 이들 조직 성분을 살균하는 데 필요한 온도가 높을수록, 소정의 온도도 커진다. 또한, 이 살균 가능한 소정의 온도가 높은 경우에는 압력실에 있어서 소정의 압력(M1)도 그만큼 높게 할 필요가 있다.

한편, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 기간 T2에 있어서는 압력실의 압력(M1)은 소정의 압력 P1에 있어서 유지되고 있다. 또한, 전술한 바와 같이 기간 T2에 있어서는 압력실의 온도(L1)가 소정의 온도로 유지되므로 용기의 온도(L2)도 압력실의 온도(L1)에 추종하게 되고, 용기의 온도(L2)가 일정하기 때문에 용기 내에 있어 기체가 발생하는 것이 정지하므로, 용기의 압력(M2)도 일정한 값으로 점근(漸近)하게 된다.

이어서, 기간 T2 후의 기간 T3에 있어서는 스팀 어큐물레이트(31) 및 펌프(19 B)를 정지시킨 후, 급수조(13A) 내의 액체, 예를 들면 물을 샤워 노즐(23, 24)로부터 압력실(20) 내에 공급한다. 이 물은 펌프(19C)를 구동시킴으로써 압력실(20) 내를 순환하고, 압력실(20)의 상부로부터 공급되어, 다공판(14)를 통과함으로써 컨테이너(22) 전체에 살포되어 압력실(20)의 온도(L1)를 저하시킨다.

또한, 기간 T3의 개시에서 소정의 시간이 경과한 후에, 배관(55A)에 설치되어 있는 밸브(도시하지 않음)를 개방하고, 압력실(20) 내의 물(A)을 배출실(41)까 지 배수한다. 이 때에는 압력실(20) 내의 압축 공기가 물(A)을 배관(55A)을 통하여 배출실(41)까지 밀어내는 역할을 할 수 있기 때문에, 배수용 펌프를 설치할 필요는 없다. 배수된 물은 배관(58)을 통하여 배수 탱크(42)까지 공급된다.

또한, 배수와 거의 동시에, 급수조(13B) 내의 액체, 예를 들면 급수조(13A)내의 물보다 저온의 물을 샤워 노즐(23, 24)로부터 압력실(20) 내에 공급한다. 이 물은 펌프(19C)를 구동시킴으로써 압력실(20) 내를 순환하고, 압력실(20)의 상부로부터 공급되고, 다공판(14)를 통과함으로써 컨테이너(22) 전체에 살포되어, 압력실(20)의 온도(L1)를 더욱 저하시킨다. 복수의 급수조 내의 물을 사용함으로써, 압력실(20)의 온도(L1)를 급격한 온도 변화를 일으키지 않고 저하시키고 있다. 이 때문에, 기간(T3)에 있어서는 용기의 온도(L2)도 압력실(20)의 온도(L1)에 추종하도록 저하된다. 이것에 의하여, 용기(18) 내의 기체로서 용기의 온도(L2)의 상승시에 발생한 기체가 용기의 음료 내에 용해되므로, 용기의 압력(M2)도 서서히 저하된다(도 2b를 참조). 또한, 소정의 시간이 더 경과한 후에, 배관(55B)에 설치되어 있는 밸브(도시하지 않음)를 개방하고, 압력실(20) 내의 물(A)을 급수조(13A)까지 배수한다. 이 때에도, 압력실(20) 내의 압축 공기가 물(A)을 배관(55B)을 통하여 급수조(13A)까지 밀어내는 역할을 할 수 있기 때문에, 배수용 펌프를 설치할 필요는 없다.

이와 같이 배수 탱크(42)에 저장된 물은 배관(59)을 통하여 급수조(13A)에 회수되고, 재이용된다. 또한, 배관(55B)을 통하여 배수된 물도, 급수조(13A)에 회수되고, 재이용된다. 배관(59)나 배관(55B)에 있어서도 어느 정도의 압축 공기가 혼입될 수 있기 때문에, 배관(59)나 배관(55B)에는 도시하는 바와 같이 감압 밸브(43A, 43B)가 각각 설치되어 있다. 이 때문에, 배관(59)나 배관(55B) 내의 압축 공기 및 물은 감압 밸브(43A, 43B)에 있어서 감압된 상태로, 각각 급수조(13A)에 공급된다. 이와 같이, 본 발명에 있어서는 압력실(20) 내의 압축 공기의 배기 처리 및 물(A)의 배수 처리를 용이하게 할 수 있는 동시에, 압력실(20) 내의 물(A)의 재이용이 가능하게 되어 있다.

또한, 기간 T3의 개시부터 소정의 시간(Q)이 경과한 후에, 개폐 밸브(45)를 개방하여 압력실(20) 내의 압축 공기를 배출실(41)까지 배기함으로써, 압력실(20)의 압력(M1)을 저하시킨다. 최종적으로 압력실(20)의 압력(M1)이 대체로 상온이 된 후에, 압력실(20)을 개방하여 컨테이너(22)를 꺼낸다. 물론, 상압보다 약간 높은 압력 및/또는 상온보다 약간 높은 온도에 있어서 압력실(20)을 개방하도록 하여도 된다. 압축 공기는 배출실(41)에 있어서 어느 정도까지 감압된 후에, 배관(58)을 통하여 배수 탱크(42)까지 공급된다. 이어서, 공기는 배관(57)을 통하여서 배출된다.

이 때, 다시 도 2b를 참조하면, 본 발명에 있어서는 용기의 압력(M2)과 압력실(20)의 압력(M1)과의 사이의 압력차를 기간(T0)에 있어서는 △P0, 기간 T1에 있어서는 △P1, 기간 T2에 있어서는 △P2로 하고 있다. 또한, 기간 T3의 압력실(20)내의 압력(M1)이 높은 상태(소정의 압력 P1)에 있어서의 전술한 압력차를 △P31, 기간 T3에 있어서 압력실(20) 내의 압력(M1)을 저하시킨 후의 압력차를 △P32로 하고 있다. 전술한 바와 같이, 음료가 충전되어 밀봉된 용기의 내압과 외압 사이의 압력차가 용기의 한계압 PL(게이지압)를 넘을 때, 즉 M2-M1=△P>PL가 되었을 때에, 용기는 변형?파손된다. 물론, 음료를 살균하기 전의 기간(T0)에 있어서의 압력차 △P0는 한계압 PL보다 작아진다. 또한, 용기의 압력(M2)이 가장 높아지는 기간(T2)에 있어서 압력차 △P2가 한계압 PL보다 작아져 있으므로, 용기 내 음료의 살균시에 용기가 변형?파손되는 경우는 없다. 이 압력차 △P2는 한계압 PL보다 작기는 하지만, 한계압 PL에 비교적 가까운 값이다.

그런데, 기간 T1에 있어서 압력실(20)의 압력(M1)을 상승시키지 않는 경우, 예를 들면 압력실(20)의 압력(M1)이 0 kPa 그대로인 경우에는 용기의 압력(M2)과 압력실(20)의 압력(M1) 사이의 압력차 △P1가 한계압(PL)을 넘어, 용기가 변형?파손될 가능성이 있다. 이것에 대하여, 본 발명에 있어서는 기간 T1에 있어서 용기의 압력(M2)과 압력실(20)의 압력(M1)과의 사이의 압력차 △P1가 한계압(PL)을 넘지 않는 정도로, 압력실(20)의 압력(M1)을 상승시키고 있으므로, 용기를 살균 가능한 온도까지 상승시켜 용기의 압력(M2)이 상승하여도 전술한 압력차△P1가 한계압(PL)을 넘는 경우는 없고, 용기도 변형?파손되지 않는다. 따라서, 본 발명에 있어서는 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료가 충전된 용기가 배치된 압력실의 온도 상승시(기간 T1)에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균할 수 있다.

또한, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 압력실(20)의 압력(M1)은 신속하게 저하 되는 데 대하여, 용기의 압력(M2)은 용기의 온도 저하에 따라서 용기 내의 기체가 음료 내에 다시 용해되는 것에 의하여 저하하므로, 용기의 온도(L2)를 하강시키기 위한 기간(T3)의 개시 직후에 압력실(20)의 압력(M1)를 저하시킨 경우에는 용기의 내압과 외압과의 사이의 압력차 △P가 한계압(PL)를 넘어 용기가 파손?변형되는 경우도 상정할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 용기의 온도(L2)를 낮춤으로써 용기의 압력(M2)를 저하시켜 압력차 △P31를 미리 줄이고 있으므로, 이 후에 압력실(20)의 압력(M1)을 저하시키더라도 압력차 △P32가 한계압(PL)을 넘는 경우는 없다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는 압력실의 온도를 하강시키고 있을 때(기간 T3)에도, 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다. 또한, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 용기의 온도를 하강시키는 기간 T3의 개시부터, 압력차가 한계압을 넘지 않을 정도로 용기의 압력이 저하되는 데 충분한 소정의 시간(Q)이 경과한 후에, 압력실(20) 내의 압력(M1)을 하강시킴으로써, 압력실의 온도 하강시(기간 T3)에 용기가 변형?파손되는 것을 확실하게 피할 수 있다. 또한, 기간 T3에 있어서의 압력실(20)의 온도(L1)와 용기의 압력(M2)과의 사이의 관계를 맵 등의 형태로 미리 구하여 두고, 용이하게 모니터링 가능한 압력실(20)의 온도(L1)으로부터 용기의 압력(M2)을 산출하고, 용기의 압력(M2)이 소정의 값이 되었을 때에 압력실(20)의 압력(M1)을 저하시키도록 하여도 된다. 마찬가지로 기간(T3)에 있어서의 용기의 온도(L2)와 용기의 압력(M2)과의 사이의 관계를 맵의 형태로 미리 구하여 두고 용기의 온도(L2)로부터 용기의 압력(M2)를 구하고, 용기의 압력(M2)이 소정의 값이 되었을 때에 압력실(20)의 압력(M1)을 저하시키도록 하여도 된다. 어떠한 경우에 있어서도, 압력실의 온도 하강시(기간 T3)에 용기가 변형?파손되는 것을 피할 수 있다.

이 때, 배관(51)에 설치된 감압 밸브군(15)에 대하여 설명한다. 감압 밸브군(15)은 복수, 도 1에 있어서는 네 개의 감압 밸브(15A 내지 15D)를 포함하고 있다. 도시하는 바와 같이, 이들 감압 밸브(15A 내지 15D)는 배관(51)으로부터 네 개로 분기된 분기관(52A 내지 52D) 상에 각각 설치되어 있다. 음료가 충전되어 밀봉된 용기를 살균하는 데 필요한 압력실(20) 내의 압력은 용기 자체의 한계압 및 음료 내의 내용물 및 내용물의 양에 따라 다르다. 예를 들면, 용기의 한계압이 비교적 큰 경우에는 압력실(20)의 압력은 작아도 충분하고, 용기의 한계압이 비교적 작은 경우에는 압력실(20) 내의 압력을 크게 할 필요가 있다. 또한, 도 4를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체가 발생하는 음료가, 예를 들면 탄산음료인 경우에는, 탄산 가스의 함유량이 클수록 용기의 내압이 증가하므로, 압력실(20) 내의 압력을 크게 할 필요가 있다. 이 때문에, 본 발명에 있어서의 복수의 감압 밸브(15A 내지 15D)는 압력실(20) 내의 압력이 각 감압 밸브(15A 내지 15D)에 따른 다른 값이 되도록 미리 설정되어 있다. 이것에 의하여, 살균할 용기에 필요한 압력실(20) 내의 압력에 따라서, 감압 밸브(15A 내지 15D)로부터 하나의 감압 밸브를 선택할 수 있다. 한 개의 감압 밸브 밖에 구비하고 있지 않은 음료 살균 장치에 의하여 내용물이 다른 음료가 충전된 복수 종류의 용기를 살균할 필요가 있는 경우에는, 각각의 용기를 살균할 때마다 감압 밸브를 조정할 필요가 있으나, 본 발명의 경우에는 각 용기에 대응하도록 미리 설정된 감압 밸브를 감압 밸브군(15)으로부터 단지 선택하면 충분하므로, 감압 밸브의 조정에 수반된 번잡함을 회피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도시하는 바 와 같이, 각 감압 밸브에 대하여 직렬이 되도록 자동 밸브, 예를 들면 자동 밸브(16B, 16C)를 적당히 설치하여도 된다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 부분 확대도이다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 도 3a에 있어서는 압력실(20)에 접속되는 배관 등을 생략하고 있다. 도 3a에 있어서는 압축 공기를 공급하기 위한 배관(52)이 접속되어 있지 않고, 그 대신에, 용기를 기계적으로 가압하기 위한 기계적 가압 수단(60)을 포함하고 있다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 복수의 용기로 이루어지는 제1 용기군(91)을 정렬하여 지지 베이스(21) 상에 배치한다. 또한 제1 용기군(91) 상에 플레이트(71)를 재치한 후에, 복수의 용기로 이루어지는 제2 용기군(92)을 플레이트(71) 상에 마찬가지로 배치한다. 제1 및 제2 용기군(91, 92)은 동일 내용의 용기를 포함하고 있다. 또한, 다른 플레이트(72)를 제2 용기군(92) 상에 재치한다. 그 다음으로, 도 3a에 있어서의 기계적 가압 수단(60)에 포함되는 추(61)를 플레이트(72) 상에 배치한다. 이것에 의하여, 추(61)의 하중이 플레이트(72, 71)를 통하여 용기군(91, 92)에 가하여지고, 용기군(91, 92) 내의 각 용기가 거의 균등하게 가압된다. 추(61)의 중량은 용기군(91, 92) 내의 각 용기의 내압과 외압 사이의 압력차가 한계압을 넘지 않도록 정해져 있는데, 용기군의 군의 수(단수) 및 용기군 내의 용기의 수에 따라 다르다. 또한, 전술한 바와 같이 압력실의 온도를 제어함으로써, 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같은 도 3a에 도시하는 실시 형태에 있어서는, 예를 들면 압축 공기를 압력실(20)에 공급함으로써 압력실(20) 내의 용기 내압을 간접적으로 높이는 경우보다, 용기의 압력을 신속하고 확실하게 상승시키는 동시에, 압축 공기를 위한 에어 탱크(12)를 배제하는 것도 가능하게 된다.

도 3b는 본 발명의 다른 실시 형태에 기초한 음료 살균 장치의 부분 확대도이다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 도 3b에 있어서는 압력실(20)에 접속되는 배관 등을 생략하고 있다. 도 3b에 있어서의 기계적 가압 수단(60)은 지지 베이스(21)에 대응하는 형상의 누름판(67)과 이 누름판(67)의 일측으로부터 뻗은 축부(68)를 포함하고 있다. 나사산이 형성되어 있는 축부(68)의 선단에는 조절 부재(66)가 나사 결합되어 있고, 스프링(69)이 조절 부재(66)와 누름판(67) 사이에 배치되어 있다. 도 3a의 경우와 같이 용기군(91, 92)을 배치하고, 이어서, 조절 부재 (66)를 용기군(91, 92)을 향하여 이동시킴으로써, 스프링(69)의 탄성력을 누름판(67)을 통하여 용기군(91, 92)에 전달한다. 이것에 의하여, 용기군(91, 92) 내의 각 용기가 거의 균등하게 가압된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 전술한 바와 같이 압력실의 온도를 제어함으로써, 압력실의 온도 승강시에도 용기를 변형?파손시키지 않고, 용기 내의 음료를 가열 살균하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 용기군(91, 92)에 전달되는 탄성력을 조절 부재(66)에 의하여 용이하게 조정할 수 있으므로, 용기군의 군수(단수) 및 용기군 내의 용기의 수가 변화하는 경우에도, 용이하게 대응하는 것이 가능하게 되고, 또한 가열 작용에 따라서 용기에 가하는 압력을 조절하여도 된다. 도 3a 및/또는 도 3b에 도시하는 플레이트(71, 72), 추(61), 누름판(67) 및 지지 베이스(21) 등은 다공성 재료로 형성되어 있거나, 또는 다수의 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의하 여 가열된 물(A)을 용기군(91, 92) 전체에 살포하는 것이 가능하게 된다.

또한, 압축 공기의 공급만으로 압력실(20)의 압력을 높이고 있는 동시에, 가열수를 압력실(20) 내에 공급함으로써 용기의 온도를 높이고 있는 경우에는 압력실(20)의 압력(M1)이 어떠한 값을 넘으면, 가열수를 압력실(20) 내에 공급하는 것이 곤란하게 되므로, 고압력 하에서는 가열수를 공급 가능하게 하기 위하여 비교적 고양정의 펌프가 필요하게 된다. 그런데, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 실시 형태에 있어서는 기계적 가압 수단(60)에 의하여 용기에 기계적인 힘을 가하는 분만큼, 압력실(20)에 있어서의 압축 공기량은 적어도 된다. 이것에 의하여, 가열수를 압력실(20)에 비교적 용이하게 공급할 수 있게 되므로, 본 실시 형태에 있어서 가열수를 공급하기 위한 펌프는 양정이 비교적 낮은 것, 예를 들면 종래의 펌프와 전술한 펌프(19A)와의 사이의 양정을 가지는 펌프, 예를 들면 양정 29 m에서 40 m 정도의 펌프로 충분하다.

물론, 본 발명에 있어서는 용기에 힘을 기계적으로 가할 수 있는 모든 기계적 가압 수단(60)을 채용할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에서는 두 개의 용기군의 경우가 도시되어 있으나, 용기군의 수 및 용기군 내의 용기의 수에 대하여는 이들에 한정되는 것이 아니며, 또한 적당하게 컨테이너(22)를 병용하도록 하여도 된다. 또한, 전술한 실시 형태의 몇 개를 임의로 조합하는 것이 본 발명의 범위에 포함되는 것은 분명하다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 압력실(20)의 압력(M1)의 상승 작용과 압력실(20)의 온도(L1)의 상승 작용을 거의 동시에 실시함과 동시에, 압력실(20)의 압력(M1)의 하강 작용과 압력실(20)의 온도(L1)의 하강 작용을 거의 동시에 실시하여도 되고, 또한, 압력실(20)의 압력(M1)을 소정의 압력까지 상승시킨 후에 압력실의 온도(L1)를 올려 용기의 온도(L2)를 높이는 동시에, 압력실의 온도(L1)를 소정의 온도까지 내려 용기의 온도(L2)를 저하시킨 후에 압력실의 압력(M1)를 저하시키도록 하여도 좋다.

전형적인 실시 형태를 사용하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위 및 정신으로부터 일탈하지 않고, 전술한 변경 및 여러 가지 다른 변경, 생략, 추가를 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

1. 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 압력실에 배치하고,

   상기 압력실의 압력을 제1 압력까지 상승시키고,

   제1 온도에 있어서 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 제1 온도까지 상승시켜 상기 용기의 온도를 상승시키고,

   상기 압력실을 상기 제1 온도로 소정의 시간동안만 유지함으로써 상기 용기 내의 음료를 살균하고,

   상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에 있어서의 상기 용기의 압력과 상기 압력실의 상기 제1 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실 내의 온도를 상기 제2 온도까지 하강시켜 상기 용기의 온도를 하강시키고,

   상기 압력실의 압력을 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력까지 하강시키도록 한 음료 살균 방법.
2. 음료가 충전된 상태로 밀봉된 용기를 압력실에 배치하고,

   상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력 사이의 압력 차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실의 압력을 상승시킴과 동시에, 상기 압력실 내의 온도를 소정의 온도까지 상승시켜 상기 용기의 온도를 상승시키고,

   상기 압력실을 상기 소정의 온도로 소정의 시간만 유지함으로써 상기 용기 내의 음료를 살균하고,

   상기 용기의 압력과 상기 압력실의 압력과의 사이의 압력차가 소정의 범위 내에 있도록 상기 압력실의 압력을 하강시킴과 동시에, 상기 압력실 내의 온도를 하강시켜 상기 용기의 온도를 하강시키도록 한 음료 살균 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음료는 상기 음료를 살균하는 데 필요한 온도까지 가열하면 내부로부터 기체를 발생시키는 음료인 것인 음료 살균 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력실 내의 온도를 하강시키고나서 소정의 시간이 경과한 후에, 상기 압력실의 압력을 하강시키도록 한 음료 살균 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기에 기계적인 힘을 가하여 상기 용기의 압력을 상승시키는 것을 포함하는 음료 살균 방법.
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