KR101408268B1 - 오존가스를 이용한 곡물 살균장치 - Google Patents

오존가스를 이용한 곡물 살균장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오존가스를 이용한 곡물 살균장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 이송스크류가 설치되어 있는 원통형 곡물이송관 내부로 곡물과 함께 오존가스를 투입하여 상기 곡물이 상기 곡물이송관을 통과하는 동안에 상기 오존가스에 의해서 자연스럽게 살균처리 되도록 구성되어 있어서, 산업적으로 가공되는 곡물이나 견과류 등을 대량으로 신속하게 살균처리 할 수 있는 무공해 곡물 살균장치에 관한 것이다.

Description

오존가스를 이용한 곡물 살균장치{Sterilizing apparatus of grain with ozone gas}
본 발명은 오존가스를 이용한 곡물 살균장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 이송스크류가 설치되어 있는 원통형 곡물이송관 내부로 곡물과 함께 오존가스를 투입하여 상기 곡물이 상기 곡물이송관을 통과하는 동안에 상기 오존가스에 의해서 자연스럽게 살균처리 되도록 구성되어 있어서, 산업적으로 가공되는 곡물이나 견과류 등을 대량으로 신속하게 살균처리 할 수 있는 무공해 곡물 살균장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 오존(O₃)은 상온에서 약간 푸른색을 띠는 기체로서, 강력한 산화력 및 살균력을 가지고 있으며, 상온에서 자발적으로 분해되어 산소가 되기 때문에 극장·학교·병원 등에서 공기의 정화 또는 살균 하거나, 음료수 소독, 표백 등에 사용되고 있다.
이러한 오존을 이용하여 과일이나 야채 등에 잔류하는 농약을 제거하거나, 살균 처리하는 장치들도 개발되어 있다. 예컨대, 국내 등록실용신안 제20-0336439호(2003년12월08일)에는 장소에 구애받지 않고 사용자가 원하는 장소에서 식기, 야채 등을 자유롭게 세척 및 살균할 수 있도록 하되, 세척장치의 저면에 형성된 순환기에서 분출되는 레디컬 및 오존수와 상기 세척장치의 측벽을 통해 발생하는 초음파의 진동에 의해 과일류나 야채류 및 식기류의 표피로부터 이물질을 손쉽고 간편하게 제거함과 더불어 레디컬과 오존을 이용하여 살균처리 효과를 크게 향상시킬 수 있는 초음파와 레디컬 및 오존을 이용한 살균 세척기가 소개되어 있다.
국내 등록특허 제10-0529541호(2005년 11월 11일)에는 오존을 이용하여 과일이나 야채에 잔류하는 농약을 제거하는 장치로서, 밀폐가능한 박스형 컨테이너와; 상기 컨테이너의 내부의 상부 일측에 설치되는 오존발생기와; 상기 오존발생기로부터 관을 개재하여 균일한 오존의 분사를 위하여 길이방향으로 설치되는 복수개의 오존배출구가 형성된 오존배출부와; 상기 컨테이너의 상부중앙에 설치되어 컨테이너 배부에 배출된 오존을 확산시켜 세균 및 잔류농약과의 반응속도를 높이기 위한 순환팬과; 상기 오존배출부의 맞은편에 설치되어 오존이 잔존하는 배가스를 처리하기 위하여 배기밸브와; 배기밸브의 뒷단에 오존처리 팬이 설치된 가스배출통로와; 상기 가스배출통로의 중간에 위치하여 과망간산칼륨을 주 촉매로 사용하고, 구리질산염, 세륨질산염, 아연질산염 및 란타늄질산염 중 하나 이상을 조촉매로 제조된 오존처리촉매로 오존이 잔존하는 배가스를 처리하는 수단과; 상기 컨테이너의 상부에 위치하며 오존의 농도를 감지하여 처리된 배가스에 오존의 배출여부를 판단하는데 사용되는 오존센서; 를 구비한 오존을 이용한 살균 및 잔류농약 처리장치가 소개되어 있다.
한편, 최근에 곡물 가공식품이나 동물사료 등에 대한 산업적 수요가 증가하면서 예컨대 옥수수나 콩 등과 같은 곡물이나, 호두, 밤 등과 같은 견과류를 대량으로 살균 및 소독 처리 할 필요성이 확산되고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 오존 살균 장치들을 상기와 같은 곡물이나 견과류를 산업적인 규모에서 대량으로 살균 처리하기에는 적합하지 못하다.
등록실용신안 제20-0336439호(2003년 12월 08일) 등록특허 제10-0529541호(2005년 11월 11일) 공개특허 제10-2010-95959호(2010년 09월 01일) 등록실용신안 제20-0227539호(2001년 04월 04일)
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오존가스를 이용하여 산업적인 용도로 가공되는 곡물이나 견과류 등을 대량으로 신속하게 살균 및 소독할 수 있고, 필요에 따라 연속식 또는 배치식 살균처리가 가능한 무공해 곡물 살균장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 오존가스를 이용한 곡물 살균장치는, 원통형 관체로서, 제1 단부에는 반지름 방향으로 상부에 곡물투입구가 설치되어 있고, 제2 단부에는 반지름 방향으로 하부에 곡물낙하구가 설치되어 있는 곡물이송관과; 상기 곡물이송관의 중심축 선상에 설치되는 중공형 회전축과, 상기 회전축의 제1 단부에 일정구간에 걸쳐 둘레방향으로 형성된 오존확산공과, 상기 회전축의 제2 단부에 설치된 구동모터와, 상기 회전축의 외주면에 연속적으로 부착된 나선형 날개부로 이루어진 이송스크류와; 상기 곡물투입구의 상부에 설치되고, 하단에는 상기 곡물투입구를 개폐하는 개폐밸브가 구비되어 있는 곡물투입호퍼와; 상기 곡물낙하구의 하부에 설치되고, 하단에는 곡물반출구와 이를 개폐하는 개폐밸브가 구비되어 있는 곡물반출호퍼와; 오존발생기와; 상기 오존발생기에서 생산되는 오존가스를 상기 회전축의 제1 단부로 공급하는 오존공급라인과; 상기 곡물반출호퍼로부터 오존가스를 강제 배출시켜 주는 송풍팬이 설치되어 있는 오존배기라인; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 곡물투입호퍼의 상단에는 밀폐형 뚜껑과 압력조절밸브가 설치되고, 상기 오존배기라인을 통해서 배출되는 오존가스는 회수관을 통해서 다시 상기 곡물투입호퍼로 투입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 곡물 살균장치는 오존가스를 사용하여 곡물을 살균처리 하기 때문에 환경을 오염시킬 우려가 전혀 없고, 필요에 따라 살균작업을 연속식 또는 배치식으로 처리할 수 있어서 예컨대 가공식품이나 동물 사료용 원료로 사용되는 대량의 곡물이나 견과류 등을 저렴한 비용으로 신속하게 살균처리 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 연속식 곡물 살균장치의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 상기 도 1에서 곡물이송관(10)과 이송스크류(20)의 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 배치식 곡물 살균장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 편의상 본 발명에는 곡물이나 오존가스가 투입되는 방향을 ‘제1 단부’라 하고, 곡물이나 오존가스가 배출되는 방향을 ‘제2 단부’라 한다. 따라서 동일한 구성요소 내에서 제1 단부와 제2 단부는 서로 대향하는 위치에 있다. 또한 서로 다른 실시예에 해당하는 도면이라도 기능이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.
본 발명에 따른 오존가스를 이용한 곡물 살균장치는, 도 1에서 보는 바와 같이, 곡물이송관(10)과 이송스크류(20), 곡물투입호퍼(30), 곡물반출호퍼(40), 오존발생기(50), 오존공급라인(60) 및 오존배기라인(70)을 포함하여 구성된다.
먼저 곡물이송관(10)은 원통형 관체로서, 제1 단부에는 반지름 방향으로 상부에 곡물투입구(11)가 설치되어 있고, 제2 단부에는 반지름 방향으로 하부에 곡물낙하구(12)가 설치되어 있다.
상기 곡물이송관(10)은 수평으로 설치될 수도 있으나, 사용 목적에 따라 제1 단부 보다 제2 단부가 더 높게 경사를 갖도록 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제2 단부의 하단에는 경사조절용 지지대(13)가 설치되어 있다. 이처럼 상기 곡물이송관(10)을 경사구조로 설치하면 상기 곡물투입호퍼(30)와 곡물반출호퍼(40)을 설치할 수 있는 공간 활용이 용이하다.
다음으로 상기 이송스크류(20)는 도 2에서 보는 같이, 상기 곡물이송관(10)의 중심축 선상에 설치되는 중공형 회전축(21)과, 상기 회전축(21)의 제1 단부에 일정구간에 걸쳐 둘레방향으로 형성된 오존확산공(22)과, 상기 회전축(21)의 제2 단부에 설치된 구동모터(23)와, 상기 회전축(21)의 외주면에 연속적으로 부착된 나선형 날개부(24)로 이루어진다.
상기 오존확산공(22)은 상기 회전축(21)의 제1 단부에 길이방향으로는 약 4분의 1 정도의 구간에 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하고, 상기 구동모터(23)는 상기 회전축(21)을 회전시켜 주는 기능을 하는 것으로 회전 속도 조절이 용이한 BLDC 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 날개부(24)는 상기 회전축(21)을 따라 회전하면서 상기 곡물이송관(10) 속에 있는 곡물을 상기 곡물낙하구(12) 쪽으로 이송시켜 주는 기능을 한다.
상기 곡물투입호퍼(30)는 곡물투입구(11)의 상부에 설치되는 것으로, 하단에는 상기 곡물투입구(11)를 개폐하는 개폐밸브(31)가 구비되어 있다. 상기 개폐밸브(31)는 나비형 밸브(butterfly valve)인 것이 바람직하다. 상기 곡물투입호퍼(30)에는 내부를 투시할 수 있는 투시창(33)이 상하방향으로 길게 설치되어 있다. 상기 곡물투입호퍼(30) 내부에 저장되어 있는 곡물들은 상기 곡물투입구(11)를 통해서 곡물이송관(10) 속으로 투입된다.
상기 곡물반출호퍼(40)는 상기 곡물낙하구(12)의 하부에 설치되는 것으로, 하단에는 곡물반출구(41)와 이를 개폐하는 개폐밸브(42)가 구비되어 있다. 상기 개폐밸브(42) 역시 나비형 밸브(butterfly valve)인 것이 바람직하다. 상기 곡물반출호퍼(40)에도 내부를 투시할 수 있는 투시창(43)이 상하방향으로 길게 설치되어 있다. 상기 곡물이송관(10)을 통과한 곡물은 상기 곡물낙하구(12)를 통해서 곡물반출호퍼(40) 속으로 낙하한다. 그리고 상기 곡물반출구(41)는 곡물반출호퍼(40) 속에 저장되어 있는 곡물을 외부로 반출하는 용도로 사용된다.
다음으로 상기 오존발생기(50)는 오존 원료를 생산하는 산소발생기와, 오존셀을 냉각시켜 주는 냉각기와, 잉여 오존을 처리하는 카본히터를 포함한다. 그리고, 상기 오존발생기(50)에는 상기 구동모터(23)를 비롯하여 상기 오존발생기(50)의 제반 기능을 제어하는 제어부가 마련되어 있다. 상기 오존발생기(50)는, 통상적인 오존발생장치와 동일한 것이므로, 구체적인 설명을 생략한다.
상기 오존공급라인(60)은 상기 오존발생기(50)에서 생산되는 오존가스를 상기 회전축(21)의 제1 단부로 공급하는 기능을 한다.
그리고 오존배기라인(70)은 상기 곡물반출호퍼(40) 속에 남아있는 오존가스를 강제 배출시켜 주는 기능을 하는 것으로, 송풍팬(71)이 설치되어 있다.
첨부 도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 연속적인 살균처리가 가능한 이동식 곡물 살균장치를 나타낸 것이다. 그러나 필요에 따라서는 상기 곡물 살균장치를 특정한 장소에 고정 설치하는 고정식으로 구성할 수도 있다.
첨부 도 1의 연속식 곡물 살균장치에서는 상기 곡물투입호퍼(30)에 곡물을 연속적으로 투입하면, 이 곡물은 곡물투입구(11)를 통해서 곡물이송관(10)으로 낙하된 다음, 이송스크류(20)에 의해서 곡물낙하구(12) 쪽으로 이송된다. 이때, 상기 오존발생기(50)에서 생산되는 오존가스가 오존공급라인(60)을 통해서 상기 회전축(21)의 제1 단부로 공급된 다음, 오존확산공(22)을 통해서 곡물이송관(10) 속으로 유입되어 상기 곡물들과 혼합된다.
상기 곡물은 오존가스와 함께 곡물이송관(10)을 통과하면서 1차 살균처리 된 다음, 곡물낙하구(12)를 통해서 오존가스와 함께 곡물반출호퍼(40)로 낙하, 저장된다. 상기 곡물반출호퍼(40) 내에서 일정시간 동안 2차 살균처리 된 곡물은 곡물반출구(41)를 통해서 외부로 반출된다.
그리고 상기 곡물반출호퍼(40) 내부에 채워진 오존가스는 송풍팬(71)에 의해서 오존배기라인(70)을 통해 외부로 강제 배출된다. 상기 송풍팬(71)의 강제 배기력에 의해서 곡물이송관(10) 속으로 유입된 오존가스가 곡물투입구(11)를 통해서 곡물투입호퍼(30)로 역류하지 않고, 곡물과 함께 곡물이송관(10)을 통해 곡물반출호퍼(40)로 유입된다. 이러한 일련의 처리과정은 연속적으로 진행된다.
본 발명에서는 상기 곡물이송관(10)의 직경과 길이 및 경사각도에 따라 곡물 살균과정에 소요되는 처리시간, 살균 강도 및 시간당 처리능력 등이 좌우된다. 따라서 살균하고자 하는 곡물의 종류나 용도 등에 따라 상기 곡물이송관(10)의 직경과 길이 및 경사각도 등을 적절히 조절할 수 있다. 또한 상기 오존배기라인(70)에는 외부로 배출되는 오존가스를 산소로 신속하게 분해시켜 주는 카본히터(73)가 설치될 수도 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 곡물을 일정한 분량씩 나누어서 불연속적으로 처리할 수 있는 배치(Batch)식 곡물 살균장치를 나타낸 것이다. 상기 배치식 살균장치에서는 상기 곡물투입호퍼(30)의 상단에 밀폐형 뚜껑(32)과 압력조절밸브(34)가 설치된다.
그래서 상기 곡물투입호퍼(30)에 일정량의 곡물을 투입하고 밀폐형 뚜껑(32)을 닫은 상태에서 살균작업을 실시한다. 곡물이송관(10)과 이송스크류(20)의 구조와 작동방법은 상기 도 1의 연속식 곡물 살균장치와 동일하다. 다만, 상기 오존배기라인(70)을 통해서 배출되는 오존가스는 외부로 배출되지 않고 회수관(72)을 통해서 다시 상기 곡물투입호퍼(30)로 투입되어 재사용 된다.
상기 도 3의 배치식 살균장치는 상기 도 1의 연속식 살균장치에 비해 처리능력은 다소 떨어지지만 오존가스를 재사용 할 수 있고, 따라서 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상 바람직한 실시예를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이들 실시예에 의해서 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자라면, 상기 실시예와 균등한 범위 내에서 다양한 설계 변경이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 결정되어야 할 것이다.
10; 곡물이송관 11; 곡물투입구
12; 곡물낙하구 13; 지지대
20; 이송스크류 21; 회전축
22; 오존확산공 23; 구동모터
24; 날개부 30; 곡물투입호퍼
31,42; 개폐밸브 32; 뚜껑
33,43; 투시창 34; 압력조절밸브
40; 곡물반출호퍼 41; 곡물반출구
50; 오존발생기 60; 오존공급라인
70; 오존배기라인 71; 송풍팬
72; 회수관 73; 카본히터

Claims (5)

  1. 원통형 관체로서, 제1 단부에는 반지름 방향으로 상부에 곡물투입구(11)가 설치되어 있고, 제2 단부에는 반지름 방향으로 하부에 곡물낙하구(12)가 설치되어 있는 곡물이송관(10)과;
    상기 곡물이송관(10)의 중심축 선상에 설치되는 중공형 회전축(21)과, 상기 회전축(21)의 제1 단부에 일정구간에 걸쳐 둘레방향으로 형성된 오존확산공(22)과, 상기 회전축(21)의 제2 단부에 설치된 구동모터(23)와, 상기 회전축(21)의 외주면에 연속적으로 부착된 나선형 날개부(24)로 이루어진 이송스크류(20)와;
    상기 곡물투입구(11)의 상부에 설치되고, 하단에는 상기 곡물투입구(11)를 개폐하는 개폐밸브(31)가 구비되어 있는 곡물투입호퍼(30)와;
    상기 곡물낙하구(12)의 하부에 설치되고, 하단에는 곡물반출구(41)와 이를 개폐하는 개폐밸브(42)가 구비되어 있는 곡물반출호퍼(40)와;
    오존발생기(50)와;
    상기 오존발생기(50)에서 생산되는 오존가스를 상기 회전축(21)의 제1 단부로 공급하는 오존공급라인(60)과;
    상기 곡물반출호퍼(40)로부터 오존가스를 강제 배출시켜 주는 송풍팬(71)이 설치되어 있는 오존배기라인(70); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존가스를 이용한 곡물 살균장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 곡물투입호퍼(30)의 상단에는 밀폐형 뚜껑(32)과 압력조절밸브(34)가 설치되고, 상기 오존배기라인(70)을 통해서 배출되는 오존가스는 회수관(72)을 통해서 다시 상기 곡물투입호퍼(30)로 투입되는 것을 특징으로 하는 오존가스를 이용한 곡물 살균장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 곡물이송관(10)은 제1 단부 보다 제2 단부가 더 높게 경사를 갖도록 설치되고, 제2 단부의 하단에는 경사조절용 지지대(13)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존가스를 이용한 곡물 살균장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 곡물투입호퍼(30)와 상기 곡물반출호퍼(40)에는 각각 내부를 투시할 수 있는 투시창(33,43)이 상하방향으로 길게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존가스를 이용한 곡물 살균장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오존배기라인(70)에는 외부로 배출되는 오존가스를 산소로 분해시켜 주는 카본히터(73)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존가스를 이용한 곡물 살균장치.
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