KR101706560B1

KR101706560B1 - 스파이럴 살균기

Info

Publication number: KR101706560B1
Application number: KR1020160131030A
Authority: KR
Inventors: 김호연
Original assignee: (주)이에스피이엔지
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-02-16

Abstract

본 발명은 내부면과 외부면이 일측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어져 음료원액이 유동하는 제1관; 및 내부면과 외부면이 타측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어지고, 내부 중앙에 상기 제1관을 수용한 상태로 온수가 유동하는 제2관을 포함한 스파이럴 살균기를 제공하고자 하는 것으로, 보다 짧은 시간내에 원하는 살균 온도까지 올라갈 수 있도록 하여 살균기의 길이를 짧게 구성하면서도 살균 효율을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

스파이럴 살균기{SPIRAL PASTEURIZER}

본 발명은 스파이럴 살균기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 짧은 시간내에 원하는 살균 온도까지 올라갈 수 있도록 하여 살균기의 길이를 짧게 구성하면서도 살균 효율을 높일 수 있도록 한 스파이럴 살균기에 관한 것이다.

최근에는 콜라나 사이다 대신 건강을 생각하여 채소쥬스나 과일쥬스와 같이 자연 상태 그대로인 쥬스가 각광을 받고 있다.

채소나 과일을 그대로 이용한 음료는 미생물에 의해서 쉽게 변질될 수 있고, 보존 기간이 매우 짧은 경향이 있기 때문에 살균 과정을 반드시 필요로 한다.

일반적인 살균 과정을 통해 과일이나 채소와 같은 신선식품을 열처리하게 되면 열처리 과정에서 그 안에 포함되어 있는 유익한 영양소가 파괴될 수 있고, 맛이나 향이 변질될 수 있다.

따라서, 채소나 과일 음료의 살균 처리는 약 25~35℃의 저온에서 미생물을 사멸시켜 음료의 보존기간을 연장함이 바람직하다.

하지만, 현재 유통되는 과실 음료 제품들은 대부분 초고온처리(ultra-high temperature process) 및 고온단시간처리(high temperature short time)와 같은 고온의 가열살균 방법을 통해서 원료 내에 존재하는 미생물을 변화, 사멸, 분해시켜 처리하고 있으며, 이러한 고온의 열처리 살균은 미생물 처리에는 효과적이지만, 고가의 유류 에너지를 이용하여 제품의 단가 상승을 초래하고, 원료의 맛의 변질과 영양성분 파괴, 변색, 향기의 변화 등 품질 저하를 가져온다.

더욱이, 변질된 맛이나 향 영양소의 보완을 위한 음료에 인위적인 향, 식품첨가물을 가미하여 음료를 인위적으로 변화시키고 있다.

하지만, 소비자는 점점 더 고품질의 과실음료를 원하고 있고, 이에 품질변화를 최소화하는 비가열, 최소 가열살균처리법의 개발과 연구가 지속적으로 요구되고 있다.

이러한 요구에 맞춰 최근에는 고전압 펄스 전기장, 초고압, 자외선 살균, 마이크로 웨이브, 감마선 살균 등 다양한 비가열 살균처리 방법이 제안되고는 있으나, 이들 방법 또한 설치비용, 안전성, 살균효과, 및 품질변화 등의 측면에서 아직도 많은 과제가 산적해 있다. 특히 자외선살균의 경우 처리하고자 하는 음료의 투과도가 높아야 하여 채소나 과일 주스에 적합하지 못하고, 초 고압처리의 경우 매우 높은 압력에 견딜 수 있는 용기를 제조하여야 하는 걸림돌이 있다.

한편, 우유 살균 장치와 같이 음료원액이 유동하는 제1관 외부에 온수가 유동하는 제2관을 구비하여 열교환에 의해 음료를 살균할 수도 있으나, 이런 경우 제2관을 따라 유동하는 온수가 실질적으로 제1관 표면을 통해 제1관 내부의 음료원액에 열을 전달하게 되므로 열전달 시간이 너무 많이 소요되어 제1관 내부를 유동하는 음료원액의 온도를 살균에 필요한 온도까지 올리는 데 많은 시간이 소요될 수밖에 없으며, 그에 해당하는 만큼 열교환을 위한 관이 길이가 길어질 수밖에 없이 현실적으로 적용하기 어려운 방식이라 할 수 있다.

대한민국 등록특허 제 10-1255519 호 '저온살균장치'

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 짧은 시간내에 원하는 살균 온도까지 올라갈 수 있도록 하여 살균기의 길이를 짧게 구성하면서도 살균 효율을 높일 수 있도록 한 스파이럴 살균기를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스파이럴 살균기는,

내부면과 외부면이 일측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어져 음료원액이 유동하는 제1관; 및

내부면과 외부면이 타측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어지고, 내부 중앙에 상기 제1관을 수용한 상태로 온수가 유동하는 제2관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 음료원액과 상기 온수는 반대방향으로 유동하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1관과 상기 제2관은 상하 다단으로 지그재그 구성되어 상기 제1관으로는 하부에서부터 음료원액이 이동하도록 구성되고, 상기 제2관으로는 상부에서부터 온수가 이동하도록 구성되어 상기 음료원액이 상방향으로 이동하면서 점차 온도가 올라가도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2관을 이루는 다수의 단위 제2관은 상기 제1관의 절곡부위까지만 상기 제1관의 외부에 위치되면서 상기 다수의 단위 제2관끼리 서로 연결되도록 다수의 연결관을 통해 연결되어 상기 다수의 단위 제2관 위치가 히팅구간을 각각 이루는 것을 특징으로 한다.

상기 제1관은 그 상단부에 연이어 하방향을 향해 다단 구성되고, 상기 하방향으로 다단 구성된 제1관의 외부에는 상기 제1관과는 반대방향으로 나선형으로 꼬인 제3관이 위치되며, 상기 제3관으로는 냉수가 상기 제1관의 음료원액과는 반대방향으로 이동하도록 구성하여 쿨링구간을 이루는 것을 특징으로 한다.

상기 음료원액이 저장되는 음료원액 탱크;

상기 음료원액 탱크와 상기 제1관 사이에 연결되어 상기 음료원액을 펌핑하는 음료원액 펌프;

상기 온수가 저장되는 온수 탱크;

상기 온수 탱크와 상기 제2관을 연결하는 온수 펌프; 및

상기 제2관을 나온 온수를 유입시켜 재가열한 후 상기 온수 탱크로 유입시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스파이럴 살균기는, 내부면과 외부면이 일측 나선방향으로 꼬인 제1관의 내부로 음료원액이 유동하고, 내부면과 외부면이 타측 나선방향으로 꼬인 제2관이 제1관의 외부에 씌워지면서 그 내부로 온수가 음료원액과는 반대방향으로 유동하게 되므로 음료원액과 온수가 서로 반대방향으로 회전하면서 이동하게 되므로 전열면적 및 열교환 시간이 일반적인 전열관에 비해 크게 증대되어 열교환 효율이 크게 향상되고, 또 음료원액과 온수가 서로 반대방향으로 이동하게 되어 음료원액은 이동하면서 점차 온도가 높은 온수와 만나게 되므로 음료원액이 살균에 필요한 온도까지 보다 빠른 시간내에 도달할 수 있어 제1관과 제2관의 길이를 보다 짧게 구성하면서도 보다 짧은 시간내에 원하는 살균 온도까지 올라갈 수 있게 됨으로써 살균 효율이 향상될 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 제1관과 제2관이 상하방향으로 다단 형성됨에 따라 좁은 면적에서도 다단의 히팅구간을 구성할 수 있어 효과적인 공간 활용이 이루어질 수 있게 되고, 히팅구간에 연이어 쿨링구간이 형성되는 것이므로 하나의 기기를 사용하면서도 살균을 위해 온도가 올라간 음료원액을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 열교환부 상세도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 요부 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기의 열교환부 상세도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기는, 도면상에 도시한 바와 같이 음료원액이 유동하는 제1관(10)과, 제1관(10)의 외부에 위치되어 온수가 유동하는 제2관(20)을 포함하며, 제1관(10)과 제2관(20)은 나선방향으로 꼬여 이루어진다.

또한, 음료원액이 저장되는 음료원액 탱크(11)와, 음료원액 탱크(11)와 제1관(10) 사이에 연결되어 음료원액을 펌핑하는 음료원액 펌프(12)와, 온수가 저장되는 온수 탱크(21)와, 온수 탱크(21)와 제2관(20)을 연결하는 온수 펌프(22)와, 제2관(20)을 나온 온수를 유입시켜 재가열한 후 온수 탱크(21)로 유입시키는 히터(23)를 더 포함할 수 있다.

제1관(10)은 내부면과 외부면이 일측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어지며, 제2관(20)은 내부면과 외부면이 제1관(10)과는 반대방향으로 타측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어지고, 제1관(10) 내부를 유동하는 음료원액과 제2관(20) 내부를 유동하는 온수는 서로 반대방향으로 유동하도록 구성된다.

이때, 제1관(10)과 제2관(20)은 좁은 면적을 사용하면서도 원활한 열교환이 이루어지도록 상하 다단으로 지그재그 구성되어 제1관(10)으로는 하부에서부터 음료원액이 이동하도록 구성되고, 제2관(20)으로는 상부에서부터 온수가 이동하도록 구성되어 음료원액이 상방향으로 이동하면서 점차 온도가 올라가도록 구성된다.

또한, 제2관(20)을 이루는 다수의 단위 제2관(20a)은 제1관(10)의 절곡부위까지만 제1관(10)의 외부에 위치되면서 다수의 단위 제2관(20a)끼리 서로 연결되도록 다수의 연결관(20b)을 통해 연결되어 다수의 단위 제2관(20a) 위치가 히팅구간(20c)을 각각 이루게 된다.

아울러, 제1관(10)은 그 상단부에 연이어 하방향을 향해 다단 구성되고, 하방향으로 다단 구성된 제1관(10)의 외부에는 제1관(10)과는 반대방향으로 나선방향으로 꼬인 제3관(30)이 위치되며, 제3관(30)으로는 냉수가 제1관(10)의 음료원액과는 반대방향으로 이동하도록 구성하여 이 부분이 쿨링구간(30a)을 이루도록 구성할 수 있다.

도면상에서 실선은 음료원액의 흐름을 나타내고, 일점쇄선은 온수의 흐름을 나타내고, 은선은 냉수의 흐름을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스파이럴 살균기는, 먼저 음료원액 탱크(11)에 저장되어 있던 음료원액을 음료원액 펌프(12)를 통해 펌핑함과 동시에 온수 탱크(21)에 저장되어 있던 온수를 온수 펌프(22)를 통해 펌핑하게 된다.

음료원액은 음료원액 펌프(12)의 펌핑에 의해 제1관(10)을 따라 상방향으로 이동하고, 온수는 온수 펌프(22)의 펌핑에 의해 제2관(20)을 따라 상부에서부터 하방향으로 이동하여 서로 반대방향으로 지나치게 된다.

제1관(10)과 제2관(20)은 서로 반대방향의 나선 방향으로 꼬여져 구성되므로 음료원액과 온수는 제1관(10)과 제2관(20)의 나선방향을 따라 서로 반대방향으로 회전되면서 서로 반대방향으로 이동하게 되므로 그 이동하는 길이가 길어지게 됨은 물론 이동하는 시간이 길어지게 되며, 이에 따라 제1관(10) 내부의 음료원액과 제2관(20) 내부의 온수 사이의 전열면적이 넓어짐은 물론 전열시간이 길어지게 되어 제2관(20)을 따라 유동하는 온수로부터 열기가 제1관(10) 내부를 따라 이동하는 음료원액에 보다 원활하게 전달될 수 있게 된다.

또한, 제1관(10)의 외부면도 나선방향으로 꼬여져 구성되므로 제2관(20)을 통과하는 온수는 제1관(10)의 외부 나선부분과 부딪히면서 자연스럽게 와류가 발생되어 이동 속도가 더욱 느려지면서 열교환 시간이 더욱 길어지게 되어 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 제1관(10)과 제2관(20)은 상하 다단으로 지그재그 구성되어 제1관(10)으로는 하부에서부터 음료원액이 이동하고, 제2관(20)으로는 상부에서부터 온수가 이동하게 되므로 음료원액이 상방향으로 이동하면서 점차 온도가 높은 온수와 만나게 되어 온수로부터 열기를 더욱 효과적으로 전달받을 수 있게 되며, 이에 따라 음료원액이 살균에 필요한 온도까지 자연스럽고 빠른 시간내에 올라갈 수 있어 살균효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제1관(10)과 제2관(20)이 상하방향으로 입체적으로 구성되고, 제2관(20)을 이루는 다수의 단위 제2관(20a)은 제1관(10)의 절곡부위까지만 제1관(10)의 외부에 위치되면서 다수의 단위 제2관(20a)끼리 서로 연결되도록 다수의 연결관(20b)을 통해 연결되어 이루어지므로 좁은 면적을 사용하면서 다수의 히팅구간(20c)을 구현할 수 있는 이점도 있게 된다. 이때, 제1관(10)만 외부로 노출되는 구간에서는 외부 온도가 제1관(10)으로 전달될 수 있어 그 길이가 짧을수록 좋으므로 제2관(20)은 최대한 제1관(10)의 절곡위치까지 위치되도록 해야 한다.

제2관(20)을 빠져나온 온수는 히터(23)로 이동하여 다시 데워진 후 온수 탱크(21)로 이동하여 대기하게 된다.

음료원액을 살균에 필요한 온도까지 올려 살균시킨 후 음료원액을 그대로 배출할 수도 있으나, 이럴 경우 음료원액을 다시 일정한 온도까지 냉각시켜주어야 하므로 본 발명에서는 이를 감안하여 제1관(10)은 그 상단부에 연이어 하방향을 향해 다단 구성되고, 하방향으로 다단 구성된 제1관(10)의 외부에는 제1관(10)과는 반대방향으로 나선형으로 꼬인 제3관(30)이 위치되며, 제3관(30)으로는 냉수가 제1관(10)의 음료원액과는 반대방향으로 이동하도록 구성하여 쿨링구간(30a)을 이루도록 구성한 것으로, 이와 같이 하면 살균을 마친 음료원액을 냉각시키기 위해 별도의 기기로 투입할 필요없이 쿨링구간(30a)을 통해 냉각이 자연스럽게 이루어질 수 있어 하나의 기기를 사용하면서도 살균 및 냉각이 순차 이루어질 수 있는 이점이 있게 된다.

또한, 제3관(30) 역시 제1관(10)과 반대방향으로 나선방향으로 꼬여 이루어지므로 전술한 제1관(10)과 제2관(20) 사이의 열교환 효율과 동등하게 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 제3관(30)은 냉각기를 포함한 별도의 냉수라인에 연결할 수도 있고, 상수도관을 연결할 수도 있는 것으로, 이를 특별하게 제한하지는 않으며, 구체적인 부분은 도시생략하였다.

쿨링구간(30a)을 빠져나온 음료원액은 별도의 탱크(미도시)에 모아 블랜딩 또는 포장을 위한 다음 단계로 이동하면 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : 제1관 11 : 음료원액 탱크
12 : 음료원액 펌프 20 : 제2관
20a : 단위 제2관 20b : 연결관
20c : 히팅구간 21 : 온수 탱크
22 : 온수 펌프 23 : 히터
30 ; 제3관 30a : 쿨링구간

Claims

내부면과 외부면이 일측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어져 음료원액이 유동하는 제1관; 및
내부면과 외부면이 타측 나선방향으로 꼬인 상태로 이루어지고, 내부 중앙에 상기 제1관을 수용한 상태로 온수가 유동하는 제2관을 포함하되,
상기 제1관과 상기 제2관은 상하 다단으로 지그재그 구성되어 상기 제1관으로는 하부에서부터 음료원액이 이동하도록 구성되고, 상기 제2관으로는 상부에서부터 온수가 이동하도록 구성되어 상기 음료원액이 상방향으로 이동하면서 점차 온도가 올라가도록 구성된 것을 특징으로 하는 스파이럴 살균기.
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제 1 항에 있어서,
상기 제2관을 이루는 다수의 단위 제2관은 상기 제1관의 절곡부위까지만 상기 제1관의 외부에 위치되면서 상기 다수의 단위 제2관끼리 서로 연결되도록 다수의 연결관을 통해 연결되어 상기 다수의 단위 제2관 위치가 히팅구간을 각각 이루는 것을 특징으로 하는 스파이럴 살균기.
제 1 항에 있어서,
상기 제1관은 그 상단부에 연이어 하방향을 향해 다단 구성되고, 상기 하방향으로 다단 구성된 제1관의 외부에는 상기 제1관과는 반대방향으로 나선형으로 꼬인 제3관이 위치되며, 상기 제3관으로는 냉수가 상기 제1관의 음료원액과는 반대방향으로 이동하도록 구성하여 쿨링구간을 이루는 것을 특징으로 하는 스파이럴 살균기.
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