KR101913606B1 - 살균 방법 - Google Patents

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KR101913606B1
KR101913606B1 KR1020170165525A KR20170165525A KR101913606B1 KR 101913606 B1 KR101913606 B1 KR 101913606B1 KR 1020170165525 A KR1020170165525 A KR 1020170165525A KR 20170165525 A KR20170165525 A KR 20170165525A KR 101913606 B1 KR101913606 B1 KR 101913606B1
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엄애선
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

살균 방법이 제공된다. 상기 살균 방법은, 딤플이 형성된 회전체와 상기 회전체의 전면 및 후면을 덮는 덮개 사이의 유로로 살균할 액체를 제공하는, 살균대상 액체 제공단계, 상기 회전체를 회전함으로써, 상기 액체에 상기 딤플을 통하여 공동현상을 유발시키는, 공동현상 유발단계, 및 상기 공동현상에 의하여 살균된 액체를 배출하는, 배출단계를 포함하되, 상기 배출단계에서, 상기 액체의 온도는 70℃ 이상 80℃ 미만인 것을 포함할 수 있다.

Description

살균 방법 {Sterilizing method}
본 발명은 살균 방법에 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 수력학적 공동현상을 이용한 살균 방법에 관한 것이다.
액상식품 중 우유의 살균에는 가열살균법과 비가열살균법이 있다. 액상식 중 우유의 살균에서 가장 많이 사용되고 있는 살균법은 가열살균법으로 저온장시간살균법(Low Temperature Long Time, LTLT), 고온단시간살균법(High Temperature Short Time, HTST), 초고온순간처리법(Ultra High Temperature, UHT)을 주로 이용하고 있다.
저온장시간살균법(LTLT)은 batch식의 살균장치를 사용하여 중간에 열수 또는 증기를 이용한 가열살균법이다. 다른 가열처리방법보다 비교적 낮은 온도에서 처리되므로 영양소 손실이 적으나 균을 모두 사멸시킬 수 없어 유통기한이 8일정도로 짧다.
고온단시간살균법(HTST)은 외부의 증기와 액상식품간의 판상식 열교환기를 이용한 간접 가열방식을 이용하며, 판상식 열교환기는 열전달 촉진을 위해 판 내부 주름이 많은 구조를 갖고 있어 판 표면에 부착물이 발생할 수 있다. 이 부착물에 의해 기기 성능저하 및 영양성분 손상을 유발시키는 단점이 있다.
초고온순간처리법(UHT)은 높은 온도에서 짧은 시간 살균 처리하는 방법으로, 미생물을 완전 사멸시키고 가장 보편화된 살균방법이나 향, 맛, 영양소를 파괴시킨다는 단점이 있다.
이처럼 기존의 가열살균법은 부착물 발생, 영양성분 손상, 향미성분 파괴를 동반하는 것으로 알려져 있어 단점을 보완하고 효율은 증대한 새로운 살균장비 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 수력학적 공동현상을 이용한 살균 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 향상된 열효율을 갖는 살균 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 향상된 살균력을 갖는 살균 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 대용량화에 적합한 살균 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 살균 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 방법은, 딤플이 형성된 회전체와 상기 회전체의 전면 및 후면을 덮는 덮개 사이의 유로로 살균할 액체를 제공하는, 살균 대상 액체 제공단계; 상기 회전체를 회전함으로써, 상기 액체에 상기 딤플을 통하여 공동현상을 유발시키는, 공동현상 유발단계; 및 상기 공동현상에 의하여 살균된 액체를 배출하는, 배출단계;를 포함하되, 상기 배출단계에서, 상기 액체의 온도는 70℃ 이상 80℃ 미만인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 대상 액체 제공단계에서, 상기 제공된 액체는 1.3 bar 미만의 압력을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배출단계에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균 대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도 차이는 20℃ 이상 26℃ 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도는 상기 배출단계에서 배출되는 액체의 온도보다 낮은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 방법은, 상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium 중 적어도 하나가 사멸되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 방법은, 상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium가 모두 사멸되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배출단계에서, 상기 액체의 온도는 75℃인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공동현상에 의하여 상기 액체가 살균되는 시간은 2초 이하인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 살균 방법은, 회전체가 회전함에 따라 원심력에 의하여 살균 대상 액체가 상기 회전체 전면과 덮개 사이의 제1 살균유로를 따라 상기 회전체의 반경 방향 내측에서 외측으로 이동하되, 상기 회전체의 전면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제1 살균 단계, 상기 액체가 상기 회전체의 측면과 덮개 측면 사이의 제2 살균유로를 따라 이동하되, 상기 회전체의 측면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제2 살균 단계, 상기 액체가 상기 회전체 후면과 덮개 사이의 제3 살균유로를 따라 상기 회전체의 반경 방향 외측에서 내측으로 이동하되, 상기 회전체의 후면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제3 살균 단계, 및 상기 살균된 액체를 배출하는 단계를 포함하되, 상기 제1 내지 제3 살균 단계 이후 배출되는 액체의 온도는 70℃ 이상 80℃ 미만인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 살균 단계가 수행되기 전 상기 살균 대상 액체는 1.3 bar 미만의 압력을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 살균 단계 이후 배출되는 액체의 온도와 상기 제1 살균 단계가 수행되기 전 액체의 온도 차이는 20℃ 이상 26℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법은 수력학적 공동현상을 이용하여 액상 식품을 살균함으로써, 대용량 살균, 용이한 살균 조건 제어, 2차 오염, 최소화의 효과를 제공할 수 있다.
또한, 상기 실시 예에 따른 살균 방법은, 살균되기 전 액체의 온도, 살균되기 전 액체의 압력, 및 살균된 후 액체의 온도를 제어하여, 살균할 액체의 살균 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 조립도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 살균방법의 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 살균방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법 중 살균되기 전 액체의 압력 제어에 따른 살균 효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법의 설명에 앞서, 상기 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치(100)는 구동 모터(110) 및 살균모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 살균모듈(120)은 상기 모터(110)로부터 회전력을 제공받음으로써 살균력을 제공하는 모듈을 말할 수 있다. 구체적으로 상기 살균모듈(120)은 상기 모터(110)로부터 회전력을 제공 받아 수력학적 공동현상을 발생시킬 수 있다. 이에 따라 상기 살균모듈(120)은 수력학적 공동현상을 이용하여 유체를 살균할 수 있다.
참고로 수력학적 공동현상을 이용한 살균방법은 액체가 유동할 때 유로의 기하학적 형상 또는 회전 등에 의해 공동현상이 발생하게 되는데, 이 때 공동현상에 의해 수 um 이하의 기포가 생성하게 되고 생성된 기포가 붕괴하면서 인접한 영역의 온도가 약 4000K~5000K까지 상승하는 현상을 이용하는 직접 살균방법을 말한다. 보다 구체적으로 공동현상에 의해 생성된 기포가 붕괴되면서 충격파(shockwave) 및 마이크로제트(microjet)와 함께 4300K 내지 4900K 정도의 고온이 발생하게 되고 이에 따라 미세 기포의 파괴에 의해 액체의 온도상승으로 액체에 직접 열을 가할 수 있다. 이를 통해 액상 식품을 음용 가능한 상태로 살균할 수 있다.
이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 분해도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 조립도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법에 사용되는 살균 장치가 포함하는 살균모듈의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 살균모듈(120)은 덮개(130, 140) 및 회전체(150)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 덮개(130, 140)는 상기 회전체(150)를 덮음으로써, 상기 회전체(150)가 인입되어 회전하도록 회전공간을 제공할 수 있다. 이를 위하여 상기 덮개(130, 140) 내부의 중공은 상기 회전체(150)와 상응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 회전체(150)가 원형 플레이트(plate) 형상인 경우, 상기 덮개(130, 140) 내부의 중공도 원형 플레이트 형상일 수 있다. 이 때, 상기 덮개(130, 140) 내부의 중공은 회전체(150)가 회전하는 공간을 제공할 수 있도록 회전마진을 더 가질 수 있다.
상기 덮개(130, 140)는 상기 회전체(150)를 정면에서 덮는 제1 덮개(130) 및 상기 회전체(150)를 후면에서 덮는 제2 덮개(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 덮개(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 살균할 액체를 유입 시키는 유입구(132)를 형성할 수 있다. 또한 상기 제2 덮개(140)는 살균된 액체가 배출되는 배출구(144)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 배출구(144)는 상기 회전체(150)의 딤플(152) 보다 중심방향에 위치하게 된다.
본 명세서에서 덮개(130, 140)은 하우징을 구성할 수 있다.
상기 회전체(150)는 축 회전하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 회전체(150)는 앞서 설명한 모터(110)와 연결됨으로써, 축 회전할 수 있다. 이로써, 상기 회전체(150)는 상기 덮개(130, 140) 내부에서 회전할 수 있다.
상기 회전체(150)는 상기 회전체(150)의 일면, 및 측면에 딤플(dimple, 152)을 더 포함할 수 있다. 상기 딤플(152)은 수력학적 공동현상의 발생을 보다 용이하게 하기 위한 형상 구조물을 말할 수 있다. 예를 들어, 상기 딤플(152)은 상기 회전체(150)의 표면에 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 회전체(150)는 상기 제1 덮개(130)와 대향하는 제1 면, 상기 제2 덮개(140)와 대향하는 제2 면, 및 측면 중 적어도 하나의 면에 상기 딤플(152)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 회전체(150)의 제1 면 및 제2 면은, 상기 회전체(150)의 원주 방향으로 적어도 두 줄 이상 형성된 상기 딤플(152)을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 회전체(150)는 상기 제1 덮개(130) 및 상기 제2 덮개(140) 내무에 인입된 상태로 마련될 수 있다.
이 때, 상기 회전체(150)와 상기 덮개(130, 140) 사이의 공간(d)이 살균유로로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 회전체(150)의 전면과 상기 제1 덮개(130) 사이의 유로가 제1 살균유로(a)에 해당하고, 상기 회전체(150)의 측면과 상기 제1 덮개(130) 및 제2 덮개(140) 측면 사이의 유로가 제2 살균유로(b)에 해당하고, 상기 회전체(150)의 후면과 상기 제2 덮개(140) 사이의 유로가 제3 살균유로(c)에 해당될 수 있다.
이하, 상술된 수력학적 공동현상을 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법이 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된다. 또한, 상기 실시 예에 따른 살균 방법은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술된 상기 살균 장치(100)가 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 살균방법의 시스템을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 살균방법을 설명하는 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 살균 방법은, 살균대상 액체 제공단계(S110), 공동현상 유발단계(S120), 및 배출단계(S130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 살균대상 액체는 우유일 수 있다.
S110 단계는, 살균대상 액체 제공단계로서, 살균할 액체가 살균 장치로 제공될 수 있다. 구체적으로, 살균할 액체는 상균 장치 내의 딤플이 형성된 회전체와 상기 회전체의 전면 및 후면을 덮는 덮개 사이의 유로로 제공될 수 있다.
상기 살균 장치로 살균할 액체가 제공되기 전, 도 5의 ①방향을 따라 물탱크로부터 물이 살균 장치로 제공될 수 있다. 이 때 물은 초순수일 수 있다. 물탱크로부터 물이 살균 장치로 제공되면, 살균 장치는 모터를 회전하여 회전체가 정상상태(steady-state)로 회전하도록 동작할 수 있다. 살균 장치로 유입된 물은 배출구를 통하여 배출되어 다시 물탱크로 순환유입되게 된다.
상기 살균 장치가 정상상태로 회전된 후, 도 5의 ②방향을 따라 살균할 액체가 살균 장치로 유입되게 된다. 즉, 정상상태로 진입한 살균 장치로 살균할 액체가 유입되게 되는 것이다.
S120 단계는 공동현상 유발단계로서, 딤플이 형성된 상기 회전체의 회전에 의해 상기 살균 장치 내로 유입된 액체에 공동현상이 유발될 수 있다. 이에 따라, 상기 살균 장치 내로 유입된 액체가 포함하는 균들이 사멸될 수 있다. 예를 들어, 상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium 중 적어도 하나가 사멸될 수 있다. 또한, 상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium가 모두 사멸될 수 있다. 예를 들어, 상기 살균 장치 내로 유입된 액체가 포함하는 균들은, 2초 이하의 시간에서 사멸될 수 있다.
S130 단계는 배출단계로서, 살균이 완료된 액체는 살균 장치의 배출구를 통해 배출되어 수집 탱크에서 포집될 수 있다.
보다 구체적으로 말하면, 살균할 액체는 살균 장치의 유입구(132)를 통해 살균 장치 내로 유입된 후, 상기 회전체의 전면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제1 살균 단계, 상기 회전체의 측면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제2 살균 단계, 및 상기 회전체의 후면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동 현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제3 살균 단계를 거친 후, 상기 살균 장치의 배출구(144)를 통해 배출되어 수집 탱크에서 포집될 수 있다.
이때, 상기 제1 살균 단계에서 살균대상 액체는, 상기 회전체가 회전함에 따라 원심력에 의하여 상기 회전체 전면과 덮개 사이의 제1 살균유로(a)를 따라 상기 회전체의 반경 방향 내측에서 외측으로 이동될 수 있다. 상기 제1 살균유로(a)를 거친 살균대상 액체는, 상기 회전체의 측면과 덮개 측면 사이의 제2 살균유로(b)를 따라 이동될 수 있다. 상기 제2 살균유로(b)를 거친 살균대상 액체는, 상기 회전체 후면과 덮개 사이의 제3 살균유로(c)를 따라 상기 회전체의 반경 방향 외측에서 내측으로 이동될 수 있다. 이에 따라, 살균할 액체의 기포가 생성 및 붕괴되며 살균 과정이 진행된다.
상기 살균할 액체의 살균 효율을 향상시키기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법은, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이, 및 상기 살균대상 액체 제공단계에서 제공된 액체의 압력이 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도는 70℃ 이상 80℃ 미만일 수 있다. 예를 들어, 살균할 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium가 모두 사멸되기 위한 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도는 75℃일 수 있다. 또한, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이는 20℃ 이상 26℃ 이하일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도는 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도보다 낮을 수 있다. 또한, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체는 1.3bar 미만의 압력을 가질 수 있다.
다시 말해, 상기 살균할 액체의 살균 효율을 향상시키기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법은, 살균할 액체의 온도 및 압력을 제어하여 살균 장치 내에 제공하고, 상기 공동현상에 의해 액체를 살균하는 동안 상승되는 온도를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균방법은 액체의 상변화 현상인 공동현상을 통한 직접 가열 방식을 이용하는 것이므로 종래의 간접 가열 방식에서 요구되는 열교환기가 추가적으로 필요치 않다는 장점이 있다. 또한 종래의 간접 가열방식의 경우 가열취에 의한 2차 오염이 있었으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 살균방법은 직접 가열 방식이므로 2차 오염을 최소화할 수 있으며 영양소 파괴가 최소화 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 살균방법은 살균 조건의 제어가 가능하다. 예를 들어, 살균되기 전 액체의 온도, 살균되기 전 액체의 압력, 및 살균된 후 액체의 온도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 살균할 액체의 살균 효율이 향상될 수 있다.
이하, <표 1> 내지 <표 6> 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법의 효과를 설명하기로 한다.
Spoilage organism 17℃ 20℃ 23℃ 26℃
Escherichia coli O O O O
Bacillus cereus X X X X
Staphylococcus aureus O O O O
Listeria monocytogenes O O O O
Salmonella typhimurium O O O O
<표 1>은 상술된 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 75℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 23℃, 및 26℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, 및 Slamonella typhimurium 균들의 사멸 여부를 나타낸다. <표 1>에서 알 수 있듯이, Bacillus cerues를 제외한 균들은 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이와 상관 없이, 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 75℃로 제어된 경우 모두 사멸하는 것을 확인할 수 있다.
Spoilage organism 17℃ 20℃ 23℃ 26℃
Escherichia coli O O O O
Bacillus cereus X X X X
Staphylococcus aureus O O O O
Listeria monocytogenes X X X X
Salmonella typhimurium O O O O
<표 2>는 상술된 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 80℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 23℃, 및 26℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, 및 Slamonella typhimurium 균들의 사멸 여부를 나타낸다. <표 2>에서 알 수 있듯이, Bacillus cerues, 및 Listeria monocytogenes를 제외한 균들은 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이와 상관 없이, 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 80℃로 제어된 경우 모두 사멸하는 것을 확인할 수 있다.
Spoilage organism 50℃ 60℃ 70℃
Escherichia coli X X O
Bacillus cereus X X X
Staphylococcus aureus X X O
<표 3>은 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이를 17℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 50℃, 60℃, 및 70℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, 및 Staphylococcus aureus 균들의 사멸 여부를 나타낸다. <표 3>에서 알 수 있듯이, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 70℃인 경우 Escherichia coli, 및 Staphylococcus aureus 균만 사멸되고, 나머지 경우에 대해서는 모든 균들이 사멸되지 않는 것을 확인할 수 있다.
<표 1> 내지 <표 3>을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법으로 액체를 살균하는 경우, 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 70℃ 이상 80℃ 미만으로 제어하는 것이, 액체 내의 균들을 사멸시키는데 용이하다는 것을 알 수 있다. 즉, 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 70℃ 이상 80℃ 미만으로 제어하는 것이 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium 균 모두를 사멸시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
Spoilage organism Inlet/Outlet Temp(℃) △T(℃) 살균 전
(Log CFU/ml)		 살균 후
(Log CFU/ml)		 LR
Escherichia coli 58.0/75.0 17 5.23 - 5.23
Bacillus cereus 4.21 3.31 0.9
Staphylococcus aureus 5.4 - 5.4
Listeria monocytogenes + - N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 55.0/75.0 20 5.26 - 5.26
Bacillus cereus 4.29 3.28 1.01
Staphylococcus aureus 5.45 - 5.45
Listeria monocytogenes + - N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 52.0/75.0 23 5.33 - 5.33
Bacillus cereus 4.81 3.28 1.58
Staphylococcus aureus 5.52 - 5.52
Listeria monocytogenes + - N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 49.0/75.0 26 5.27 - 5.27
Bacillus cereus 4.86 3.32 1.54
Staphylococcus aureus 5.48 - 5.48
Listeria monocytogenes + - N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
(Inlet/Outlet Temp: 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도/배출단계에서 배출되는 액체의 온도, △T: 배출단계에서 배출되는 액체의 온도와 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도 차이, LR: 제거된 균의 양, N/A: 측정 불가)
<표 4>는 상술된 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 75℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 23℃, 및 26℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, 및 Slamonella typhimurium 균들이 제거되는 양을 나타낸다.
<표 4>에서 알 수 있듯이, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 및 23℃인 경우에는, 제거되는 Escherichia coli의 양이 5.23, 5.26, 및 5.33으로 점점 증가하고, 제거되는 Bacillus cereus의 양이 0.9, 1.01, 및 1.58로 점점 증가하고, 제거되는 Staphylococcus aureus의 양이 5.4, 5.45, 및 5.52로 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다.
그러나, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 26℃인 경우에는, 제거되는 Escherichia coli의 양이 5.27로 감소하고, 제거되는 Bacillus cereus의 양이 1.54로 감소하고, 제거되는 Staphylococcus aureus의 양이 5.48로 감소하는 것을 확인할 수 있다.
Spoilage organism Inlet/Outlet Temp(℃) △T(℃) 살균 전
(Log CFU/ml)		 살균 후
(Log CFU/ml)		 LR
Escherichia coli 63.0/80.0 17 5.28 - 5.28
Bacillus cereus 4.29 3.17 1.12
Staphylococcus aureus 5.41 - 5.41
Listeria monocytogenes + + N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 60.0/80.0 20 5.25 - 5.25
Bacillus cereus 4.2 2.94 1.26
Staphylococcus aureus 5.48 - 5.48
Listeria monocytogenes + + N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 57.0/80.0 23 5.23 - 5.23
Bacillus cereus 4.17 2.3 1.87
Staphylococcus aureus 5.35 - 5.35
Listeria monocytogenes + + N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
Escherichia coli 54.0/80.0 26 5.35 - 5.35
Bacillus cereus 3.04 1.3 1.74
Staphylococcus aureus 5.51 - 5.51
Listeria monocytogenes + + N/A
Salmonella typhimurium + - N/A
(Inlet/Outlet Temp: 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도/배출단계에서 배출되는 액체의 온도, △T: 배출단계에서 배출되는 액체의 온도와 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도 차이, LR: 제거된 균의 양, N/A: 측정 불가)
<표 5>는 상술된 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 80℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 23℃, 및 26℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, 및 Slamonella typhimurium 균들이 제거되는 양을 나타낸다.
<표 5>에서 알 수 있듯이, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이가 17℃, 20℃, 23℃, 및 27℃인 경우에는, 제거되는 Escherichia coli의 양이 5.28, 5.25, 5.23, 및 5.35으로 점점 감소하다 마지막에 증가하고, 제거되는 Bacillus cereus의 양이 1.12, 1.26, 1.87, 및 1.74로 점점 증가하다 마지막에 감소하고, 제거되는 Staphylococcus aureus의 양이 5.41, 5.48, 5.35, 및 5.51로 점점 증가하다 감소하고, 다시 증가하는 것을 확인할 수 있다.
즉, <표 4> 및 <표 5>로부터 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법으로 액체를 살균하는 경우, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이를 20℃ 이상 26℃이하로 제어하는 것이, 액체의 살균 효율을 향상시키는데 용이한 방법임을 알 수 있다.
Spoilage organism Inlet/Outlet Temp(℃) △T(℃) 살균 전
(Log CFU/ml)		 살균 후
(Log CFU/ml)		 LR
Escherichia coli 33.0/50.0 17 7.83 6.26 1.12
Bacillus cereus 4.06 3.75 0.31
Staphylococcus aureus 5.32 5.06 0.26
Escherichia coli 43.0/60.0 17 7.61 5.44 2.17
Bacillus cereus 4.03 3.55 0.48
Staphylococcus aureus 4.92 2.51 2.41
Escherichia coli 53.0/70.0 17 7.15 - 7.15
Bacillus cereus 4.22 3.05 1.17
Staphylococcus aureus 5.42 - 5.42
(Inlet/Outlet Temp: 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도/배출단계에서 배출되는 액체의 온도, △T: 배출단계에서 배출되는 액체의 온도와 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도 차이, LR: 제거된 균의 양, N/A: 측정 불가)
<표 6>은 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이를 17℃로 제어하고, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 50℃, 60℃, 및 70℃인 경우에 대해 각각 Escherichia coli, Bacillus cereus, 및 Staphylococcus aureus 균들이 제거되는 양을 나타낸다.
<표 6>에서 알 수 있듯이, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도가 50℃, 60℃, 및 70℃인 경우에는, 제거되는 Escherichia coli의 양이 1.12, 2.17, 및 7.15로 70℃의 온도에서 현저히 향상되고, 제거되는 Bacillus cereus의 양이 0.31, 0.48, 및 1.17로 70℃의 온도에서 현저히 향상되고, 제거되는 Staphylococcus aureus의 양이 0.26, 2.41, 및 5.42로 70℃의 온도에서 현저히 향상되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법으로 액체를 살균하는 경우, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도를 70℃ 이상으로 제어하는 것이, 액체의 살균 효율을 향상시키는데 용이한 방법임을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법 중 살균되기 전 액체의 압력 제어에 따른 살균 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 살균 방법으로 액체를 살균하되, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 압력을 1.0 내지 2.0 bar로 제어하고, 회전축의 회전 속도가 3200 rev/min 및 2900 rev/min 인 경우에 대해 각각 살균 효율을 측정하여 나타내었다.
도 7에서 알 수 있듯이, 회전축의 회전 속도가 3200 rev/min 인 경우, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 압력이 1.0 내지 2.0 bar로 점점 향상됨에 따라 액체의 살균 효율이 점점 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 압력이 1.0 bar에서 1.3bar로 증가되는 동안, 액체의 살균 효율이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 회전축의 회전 속도가 2900 rev/min인 경우, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 압력이 1.0 bar 에서 1.3 bar로 향상됨에 따라, 액체의 살균 효율이 현저하게 향상되지만, 1.3 bar에서 2.0bar로 향상되는 경우, 액체의 살균 효일이 점점 저하되는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법으로 액체를 살균하는 경우, 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 압력을 1.3bar 이하로 제어하는 것이, 액체의 살균 효율을 향상시키는데 용이한 방법임을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법은, 상기 딤플(152)이 형성된 상기 회전체(150)와 상기 회전체(150)의 전면 및 후면을 덮는 상기 덮개(130, 140) 사이의 유로로 살균할 액체를 제공하는 살균대상 액체 제공단계(S110), 상기 회전체(150)를 회전함으로써, 상기 액체에 상기 딤플(152)을 통하여 공동현상을 유발시키는, 공동현상 유발단계(S120); 및 상기 공동현상에 의하여 살균된 액체를 배출하는 배출단계(S130)를 포함하되, 상기 배출단계(S130)에서 상기 액체의 온도는 70℃ 이상 80℃ 미만일 수 있다.
이와 달리, 상기 배출단계(S130)에서 상기 액체의 온도가 70℃ 미만인 경우, 상기 공동현상이 충분히 발생하지 않아, 살균 효율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 배출단계(S130)에서 상기 액체의 온도가 80℃ 이상인 경우, 상기 배출단계(S130)에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계(S110)에서 제공되는 액체의 온도 차이와 상관 없이 액체 내의 Listeria monocytogenes 균이 사멸되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 살균 방법은, 2초 이하의 짧은 시간으로 액체를 살균함에 따라, 살균하는 동안 발생할 수 있는 품질 저하의 우려가 최소화 될 수 있고, 공동현상을 이용하는 직접 가열 방식을 사용함에 따라, 가열취에 의한 2차 오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 살균 장치
110: 모터
120: 살균모듈
130: 제1 덮개
132: 유입구
140: 제2 덮개
144: 배출구
150: 회전체
152: 딤플

Claims (11)

  1. 딤플이 형성된 회전체와 상기 회전체의 전면 및 후면을 덮는 덮개 사이의 유로로 살균할 액체를 제공하는, 살균대상 액체 제공단계;
    상기 회전체를 회전함으로써, 상기 액체에 상기 딤플을 통하여 공동현상을 유발시키는, 공동현상 유발단계; 및
    상기 공동현상에 의하여 살균된 액체를 배출하는, 배출단계;를 포함하되,
    상기 배출단계에서, 상기 액체의 온도는 70℃이상 80℃미만이고,
    상기 배출단계에서 배출되는 액체의 온도와 상기 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도 차이는 20℃이상 23℃ 이하이고,
    상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium이 2초 이내에 모두 사멸되는 것을 포함하는 살균 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 살균대상 액체 제공단계에서, 상기 제공된 액체는 1.3 bar 미만의 압력을 가지는, 살균 방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 살균대상 액체 제공단계에서 제공되는 액체의 온도는 상기 배출단계에서 배출되는 액체의 온도보다 낮은 것을 포함하는 살균 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 배출단계에서, 상기 액체의 온도는 75℃인 것을 포함하는 살균 방법.
  8. 삭제
  9. 회전체가 회전함에 따라 원심력에 의하여 살균 대상 액체가 상기 회전체 전면과 덮개 사이의 제1 살균유로를 따라 상기 회전체의 반경 방향 내측에서 외측으로 이동하되, 상기 회전체의 전면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제1 살균 단계;
    상기 액체가 상기 회전체의 측면과 덮개 측면 사이의 제2 살균유로를 따라 이동하되, 상기 회전체의 측면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제2 살균 단계;
    상기 액체가 상기 회전체 후면과 덮개 사이의 제3 살균유로를 따라 상기 회전체의 반경 방향 외측에서 내측으로 이동하되, 상기 회전체의 후면에 형성된 딤플에 의하여 상기 액체에 공동현상이 유발되어 상기 액체가 살균되는 제3 살균 단계; 및
    상기 살균된 액체를 배출하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 살균 단계 이후 배출되는 액체의 온도는 70℃이상 80℃미만이고,
    상기 제1 내지 제3 살균 단계 이후 배출되는 액체의 온도와 상기 제1 살균 단계가 수행되기 전 액체의 온도 차이는 20℃이상 23℃ 이하이고,
    상기 공동현상에 의하여, 상기 액체 내의 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 및 Salmonella typhimurium이 2초 이내에 모두 사멸되는 것을 포함하는 살균 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 살균 단계가 수행되기 전 상기 살균 대상 액체는 1.3 bar 미만의 압력을 가지는 살균 방법.
  11. 삭제
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