KR20030043229A - 마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의식품류 및 의약품류 멸균방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파 유전가열방법을 이용하여 액상 및 반액상의 식품류와 의약품류(간장, 된장, 고추장, 호모균이 있는 주류, 쌍화탕류, 기타 식수를 포함한 각종 음료 등)를 멸균시키는 방법 및 그 장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 마이크로파 챔버를 종방향으로 인접되게 여러단 설치하여 다중 챔버가 구성되게 하고, 상하 또는 좌우 측면 중 한쪽 면에 마이크로파 발생장치를 장착하고 챔버 내부에는 테프론이나 PE관 또는 유리관등과 같이 유전율이 낮은 소재의 관을 1열 또는 다열로 챔버의 종방향으로 챔버 벽면에 부착된 슬리브링(30)을 통하여 연통되게 설치하여, 멸균 대상물이 이 연통관을 따라 다중 챔버 종방향으로 이송되게 하여 멸균 대상물이 챔버내에 설치된 연통관 내부를 통과할 때 각 챔버에 설치 된 마이크로파 발생장치로부터 발생되는 마이크로파 전자파가 연통관 내부를 통과하는 멸균 대상물이 유전가열되어 최종단 마이크로파 챔버의 연통관을 통하여 외부로 배출될 시기에는 멸균 대상물이 충분히 가열되어 멸균온도에 이르게 하고, 멸균온도에 이른 멸균 대상물은 멸균유지탱크로 이송하여 충분한 멸균이 되도록 멸균지연탱크에 멸균온도 상태에서 머물게 하여 완전 멸균이 이루어지게 하는 방식으로 멸균하는 장치로서 많은 양의 멸균물을 연속적으로 멸균할 수 있을 뿐만 아니라 멸균된 멸균 대상물을 원래의 상태로 냉각시킬 때 2중관 열교환기에서 멸균 대상물과 멸균된 것을 각각 내관과 외관을 통하여 교차되게 하여 멸균 대상물을 예열되게 하고 동시에 멸균물을 냉각되게 하는 에너지 절약형 고효율 멸균방법 및 그 장치이다.

Description

마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류 멸균방법 및 그 장치{Sterilizer and sterilizing method for Food or Drugs in Liquid or Semiliquid status by utiliging Microwave dielectric heating}

본 발명은 마이크로파 유전가열에 의하여 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류를 멸균시키는 멸균방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 마이크로파 발생장치가 부착된 마이크로파 챔버를 종방향으로 인접되게 여러단 설치하고, 챔버 내부에는 유전율이 낮은 원통관을 1열 또는 다열로 챔버의 종방향으로 연통되게 설치하여 멸균하고자 하는 대상물이 이 연통관을 따라 다중 마이크로파 챔버의 종방향으로 관내에서 이송시키는 과정에 마이크로파 전자파의 조사에 의해 멸균대상물이 유전가열되어 멸균되게 하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 각종 멸균장치는 멸균 대상물을 스팀으로 가열하거나 가마솥에 넣어 교반가열하여 살균하거나 방사선 및 자외선 조사하는 방식의 살균방법을 사용하고 있다.

또한 마이크로파 살균방법은 있으나 규모가 작고 주사약 앰플 정도의 소포장 제품에 국한된 상태이며 열효율이 낮은 것이 문제이다.

이와같은 방법은 작업성이 연속적이지 못해 생산성이 떨어지고 열효율도 낮은 편이고 방사선 살균의 경우 방사능 잔류로 인한 인체 유해성도 문제가 되며, 살균비용이 많이 들고 대부분의 공정이 연속적이지 못한 관계로 작업성이 떨어져 능률도 낮은 것이 문제가 되고 있다.

본 발명은 위와같은 문제점을 해결하기 위하여 마이크로파 유전가열방법을 이용하여 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류를 멸균시키는 멸균방법 및 그 장치에 관한 것으로 이를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 멸균장치의 구성도

도 2는 본 발명의 멸균장치를 좌우 2조로 구성한 마이크로파 가열챔버만의 예시도로서

(가)는 측면도, (나)는 전면도

도 3은 본 발명의 멸균장치를 좌우·상하 4조로 구성한 대용량 마이크로파 가열챔버만의 예시도로서

(가)는 측면도, (나)는 전면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 멸균 대상물 투입구B : 멸균물 배출구

C : 냉각 된 멸균물 배출구1 : 투입호퍼(Input Hopper)

2 : 2중관식 열교환기 (Double Tube Heat Exchanger)

3 : 마이크로파 챔버 (Microwave Chamber)

4 : 지연탱크 (Delay Tank)5 : 멸균물 저장탱크

10 : 투입호퍼 받침대101 : 송출모터

102 : 송출호스201 : 열교환기 내측 금속관

202 : 결합용 금속관30 : 슬리브 링

31 : 연통관

32 : 수직전계 복사용 도파관 (연통관 설치방향 기준)

33 : 수평전계 복사용 도파관 (연통관 설치방향 기준)

34 : 마이크로파 발생용 마그네트론35 : 받침대

41 : 소지연탱크 (전단)42 : 소지연탱크 (후단)

43 : 3방향 밸브(3WAY Valve)50 : 저장탱크 받침대

본 발명의 멸균수단은 멸균 대상물이 이중관식 열교환기의 내관을 거쳐 예열되는 예열공정과 상기 예열공정을 거쳐 종방향으로 다단 설치된 마이크로파 챔버의 연통관을 따라 이송되는 과정에서 각 챔버의 마이크로파 전자파에 의해 유전가열되어 충분한 멸균온도에 이르게 하는 가열공정과, 상기 가열공정을 거쳐 지연탱크에 멸균온도상태에서 머물게 하여 완전한 멸균이 이루어지도록 하는 지연 공정과, 상기 지연공정을 거쳐 완전 멸균된 멸균물이 이중관식 열교환기의 외부관에서 냉각되어 저장탱크로 송출되는 순차적인 공정으로 연속적인 멸균작업을 행할 수 있게 된다.

그리고 멸균장치는 마이크로파 챔버(3)를 전후로 인접되게 여러단을 종방향으로 설치하고, 마이크로파 발생장치인 마그네트론(34)과 도파관(32)(33)은 챔버외부에 상하 또는 좌우 측면 중 한쪽면에 장착하고(본원에서는 챔버 상측면에 장착한 것을 예시하였음), 이때 인접챔버간에 설치된 도파관의 복사전계 방향이 서로 직교하도록 첫번째 챔버는 수직전계 복사용 도파관(32)을, 다음 챔버는 수평전계 복사용 도파관(33)을 번갈아 설치하고, 인접챔버간의 연통관 통로 벽면에는 슬리브 링(Sleeve Ring)(30)을 부착하고, 챔버 내부에는 유전율이 낮은 소재의 테프론이나 PE관 또는 유리관으로 된 연통관(31)을 1열 또는 다열로 챔버의 종방향으로 슬리브 링(30)을 연통되게 설치하여 마이크로파 다단챔버를 구성하며, 외부에는 멸균 대상물 투입구(A)의 투입호퍼(1)에 송출모터(101)를 부착하여 멸균 대상물을 송출호스(102)를 통해 챔버(3)로 송출할 수 있도록 하고, 송출모터(101)와 마이크로파 앞단 챔버(3)입구간에는 내·외부관으로 된 이중관식 열교환기(2)를 설치하고, 마이크로파 종단 챔버 출구에는 소지연탱크(41)(42)와 3방향밸브(43)가 구비된 지연탱크(4)를 설치하고, 지연탱크 (4)에서 멸균물 배출구(B)로 배출된 멸균물은 이중관식 열교환기(2)의 외부관을 거쳐 냉각된 멸균물 배출구(C)의 멸균물 저장탱크(5)로 열교환기(2) 시스템을 구성한다.

도면중 미설명부호 10은 투입호퍼받침대, 201은 열교환기 내측 금속관, 202는 결합용 금속관, 50은 저장탱크 받침대이다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작과정을 살펴보면, 멸균 대상물이 투입호퍼(1)에 투입되면 송출모터(101)에 의해서 이 멸균 대상물이 송출호스(102)를 통해 이중관식 열교환기(2)의 내부관을 거쳐 예열된 후 앞단 챔버(3) 입구의 연통관(31)을 통하여 챔버(3) 내로 투입되게 된다.

챔버(3)내로 연통관(31)을 통하여 이송되는 멸균 대상물은 챔버내에서 마이크로파 전자파에 의해 가열되어 최종단 챔버(3)에 도달할 때 쯤이면 멸균물이 충분히 가열되어서 멸균온도에 도달하나, 완전한 멸균을 하기 위하여 멸균물을 지연탱크(14)로 이송시켜 지연탱크에서 완전 멸균될 때까지 잠시 정체시킨 후 지연탱크(4)에서 배출시킨다.

이때 지연탱크(4)내의 소지연탱크(41)(42)는 정체시간 조절용으로 멸균이 용이한 물질은 소지연탱크(41) 하나만을 경유하게 한다.

지연탱크에서 배출된 멸균물 밸브(43)를 통하여 이중관식 열교환기(2)의 외부관을 거쳐 멸균물 저장탱크(5)로 보내어진다.

연통관(31)이 챔버(3)간 벽을 통과할 때 슬리브 링(Sleeve Ring)(30)을 거치도록한 것은 인접 챔버간과 챔버와 외부간에 마이크로파 전자파의 간섭을 억제하기 위한 것이다.

또한 인접챔버(3)간의 마이크로파 도파관을 직교되게 장착함으로써 인접챔버간에 상호주파수 간섭을 경감하게 하였다.

이와같이 멸균 대상물이 투입호퍼(1)에 투입되면서 멸균물 저장탱크(5)에 멸균물이 보내어지는 모든 과정이 연속적으로 이루어지게 한 것이다.

멸균용량을 크게 하기 위해서는 도2 와 도3 과 같이 본 발명의 멸균장치를 좌우 2조 또는 좌우, 상하 4조로 구성하여 대용량의 멸균장치를 구성할 수 있다.

이와같이 된 본 발명은 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류를 멸균함에 있어서 모든 멸균과정을 연속적으로 이루어지도록 하고, 멸균된 멸균물을 냉각시키는 과정에서 이중관식 열교환기에 멸균된 멸균물과 멸균대물을 서로 반대방향으로 흐르게 교차시켜 멸균 대상물을 예열함으로써 열손실을 더욱 경감시킬 수 있고, 또한 멸균물을 냉각시키는 효과를 얻을수 있으며, 멸균온도를 임의 조정할 수 있으므로, 본 멸균장치는 여러종류의 광범위한 멸균물을 멸균대상으로 할 수 있다.

특히 발효 또는 숙성식품인 경우 고능률의 살균으로 효모균을 멸균함으로써 식품의 보존기간을 현저하게 연장할수 있다.

기존의 멸균장치는 그 규모의 확장에 어려움이 있으나, 본 발명의 멸균장치는 종방향으로 더 많은 챔버를 구성하거나 종방향으로 구성된 챔버를 좌우 또는 상하로 2단 병렬로 구성하거나, 상하 좌우로 4단 병렬로 챔버를 구성하면 더 많은 용량의 멸균장치를 구성할 수 있다.

본 발명은 기존의 멸균방식보다 기계적 구성이 작으므로 설치 면적이 작고,연속적이며 자동으로 작동되므로 인력과 에너지를 절약할 수 있으므로 멸균비용이 적게들고 양질의 멸균을 할 수 있는 등의 장점이 있다.

Claims (4)

1. 마이크로파 챔버(3)을 종방향으로 인접되게 다수단 설치하고 챔버 외부에는 상하 또는 좌우 측면중 한쪽면에 마이크로파 발생장치인 마그네트론(34)과 도파관(32)(33)을 장착하되, 한쪽 챔버에 수직전계 복사용 도파관(32)을 설치하고 그 인접챔버에는 수평전계 복사용 도파관(33)이 서로 직교되게 설치되도록하며 챔버(3) 내부에는 저유전율의 관을 1열 또는 다열로 챔버의 종방향으로 챔버 벽면에 부착된 슬리브 링(30)을 통하여 연통되게 설치하여 연통관(31) 내에서 이송되는 멸균물을 마이크로파 전자파로 가열하는 장치와 이 장치에 지그재그형으로 멸균물의 이동속도를 지연시키는 지연탱크(4)와 이 지연탱크(4)를 통과한 멸균물은 이중관식 열교환기(2)의 외부관을 거쳐 멸균물 저장탱크(5)로 보낼 수 있게한 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류 멸균장치.
2. 제1항에 있어서, 이중관식 열교환기(2)는 멸균대상물과 멸균물이 서로 반대방향으로 교차되게 흐르도록 하여 멸균대상물을 예열되게 하는 동시에 멸균된 멸균물을 냉각시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류 멸균장치.
3. 제1항에 있어서, 종방향으로 다수단 설치 된 마이크로파 챔버(3) 조를 좌우 또는 상하로 다수 병렬로 설치한 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류 멸균장치.
4. 멸균 대상물이 이중관식 열교환기의 내관을 거쳐 예열되는 예열공정과, 상기 예열공정을 거쳐 종방향으로 다단설치된 마이크로파 챔버의 연통관을 따라 이송되는 과정에서 각 챔버의 마이크로파 전자파에 의해 유전가열되어 충분한 멸균온도에 이르게 하는 가열공정과, 상기 가열공정을 거쳐 지연탱크에 멸균 온도상태에서 머물게하여 완전한 멸균이 이루어지도록 하는 지연공정과, 상기 지연공정을 거쳐 완넌 멸균된 멸균물이 이중관식 열교환기의 외부관에서 냉각되어 저장탱크로 송출되는 순차적인 공정으로 됨을 특징으로하는 마이크로파 유전가열방법을 이용한 액상 및 반액상의 식품류 및 의약품류 멸균방법.