KR20050122284A - 무바늘 주입 장치 및 주입 방법 - Google Patents

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KR20050122284A
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콘리 엘. 핸슨
에드워드 디. 왓츠
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에드워드 디. 왓츠
콘리 엘. 핸슨
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Abstract

1이상의 타입의 액체 식품 첨가물이 시일링된 주입 챔버 또는 격실내의 식품 대상물에 개별적으로 및/또는 동시에 전달되는 무바늘 주입 장치 및 식품 대상물 주입 방법이 개시된다. 본 발명의 무바늘 주입 장치 및 방법은, 식품 대상물을 완벽하고 균일하게 주입하기 위해 신속하고 고속의 압력 주입 버스트들을 이용하여, 상이한 식품 대상물들 또는 상이한 식품 첨가제들이 효율적이고 순간적인 방식으로 순차적으로 주입될 수 있게 한다. 무바늘 주입 장치 및 주입 방법은, 시일링된 챔버내에서 주입 공정을 전체적으로 에워싸고, 또한 주입 노즐들이 식품 대상물에 접촉하거나 식품 대상물에 바로 인접하여 배치될 필요가 없으므로, 오염이 최소화된다.

Description

무바늘 주입 장치 및 주입 방법{NEEDLELESS INJECTION DEVICE AND METHOD OF INJECTING}
본 발명은, 식료품(foodstuffs)을 주입하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 식품 대상물(food subject)에 액체를 무바늘로 주입하는 무바늘 주입 시스템 및 방법에 관한 것이다.
음식 맛이 진보되고 있고 소비자의 팔레트(consumer palette)가 보다 복잡해지고 있기 때문에, 식품 가공업체(food producer)들과 레스토랑들은 맛(flavor), 색깔 그리고 혁신적인 요리법을 연구함으로써 새로운 기회들을 찾고 있다. 또한, 외식 산업(food service industry)에 있어서의 계속적인 성장과 경쟁으로, 식품 가공업체들은 성분(ingredient), 맛, 색깔 및 질감(texture)이 독특하게 조합된 식료품을 소비자에게 제공함으로써, 다른 제품과 그들의 제품이 구별되게 하기 위해 노력하고 있다.
식품에 새로운 맛 또는 향신료(spices)뿐만 아니라, 소정 식품의 색깔을 강조하거나 변화시키는 착색제를 첨가하는 것이 바람직하다. 식품 가공물(food product)에 색깔을 추가하는 것은, 식품에 대한 심미학적 호소(aesthetic appeal)를 증대시킬 수 있으며, 식품의 본래 맛을 강화시킬 수 있다. 새롭고 독특한 식품 가공물(food product)을 만드는데 있어서, 특정 식품의 색깔을 변화시키면, 일시적으로 특정 소비자 그룹에 식품에 대한 호소력을 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 식품 가공업체는 자극적인(vibrant) 또는 독특한 색깔을 갖는 식품을 가공함으로써, 아이들간에 식품의 선호도(desirability)를 상승시킬 수 있다.
또한, 과학자들이 새롭고 몸에 좋은 식품 성분을 식별(identify)하기 때문에, 소정 식품의 영양 함유량(nutritional content)을 증가시키면서 그 식품의 맛을 보전(preserving) 또는 향상(enhance)시킬 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 식품 가공업체들은, 식품이 제공되지 이전에, 식품의 전체적인 영양 품질을 효과적으로 유지하고 개선시키기 위해, 비타민 또는 미네랄과 같은 미량 요소들(micro-nutrients)이 부족한 식품들을 보강(fortify)하는 것이 유익할 수 있다. 실제로, 학교나 병원과 같은 공공 기관(institutional setting)에서는, 그들의 식사에 영양 함유량을 증가시키는 것이 매우 바람직할 수 있다.
또한, 식이섬유, 프로테인, 오메가-3 지방산, 트리글리세라이드, 카로테노이드, 테르펜, 산화방지제, 효소, 지용성 비타민과 같은 성분들, 또는 영양적으로 유익한 다른 성분들은, 가공시, 몸에 좋은 영양 성분들이 본질적으로 부족하거나 손실된 식품에 첨가될 수 있다. 더욱이, 카로틴과 같이, 과일, 식물 또는 야채로부터 유도(derive)되는 천연 착색제는 식료품에 색깔을 더할 뿐만 아니라 그 영양값도 증가시킨다.
또한, 식품의 맛 또는 호감도(attractiveness)를 증가시키기 위해서, 식품 가공물에 다른 구성요소(constituent)를 보충하는 것이 바람직할 수 있다. 식품 가공물의 기능적인 이익(funtional benefit)을 증가시키기 위해서, 인삼과 같은 에너지 증강 성분들, 또는 은행잎 추출물(gingko biloba)과 같은 식물성 성분들이 식료품에 첨가될 수 있다. 또한, 통상적으로, 박테리아의 성장을 방지하고 식품의 향과 맛, 그리고 외형을 유지하는 것을 돕기 위해, 설탕, 소금, 아황산염, 또는 질산염과 같은 방부제(preservative)가 육류와 같은 식품에 첨가된다.
그러므로, 식품 가공업체는 고객의 특정한 요구에 대해 식품 가공물의 맛, 색깔 그리고 질감 뿐만 아니라, 영양 함유량, 및 식품의 전체적인 요구사항(overall appeal)를 맞춤 제작(custom tailor)할 수 있는 것이 매우 바람직할 것이다.
육류 처리 분야에는, 무바늘 주입 장치들의 몇가지 예시가 존재한다. 특히, 소정의 효과, 맛, 또는 색깔을 얻기 위해서, 소금, 설탕, 향신료, 및/또는 방부제를 첨가함으로써, 육류를 보존(cure)하거나 연화(tenderize)시키는 것이 통상적인 관행이다.
예를 들어, 미국 특허 제 3,016,004호 및 제 3,436,230호는, 연속적인 처리 환경에서 방부제 또는 여타의 보존 용액(curing solution)을 고압하에서 육류내에 주입하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이 육류는 컨베이어 시스템(conveyor system)에 의해 주입 스테이션(injection station)으로 운반되며, 주입 노즐들은 주입을 위한 위치로 이동되어야만 한다. 육류 조직을 손상시키지 않기 위해서, 주입 노즐들이 육류 대상물(meat subject)과 접촉하게 되거나 바로 인접하여 위치된다.
또한, 미국 특허 제 5,176,071호 및 제 6,014,926호, 제 6,165,528호, 제 6,386,099 B1도 육류 대상물을 위치내에 운반하고 스프레이 노즐들을 사용하여 그 대상물을 주입시키는 대형의 산업적인 육류 처리 장치들을 개시하고 있다. 각각의 특허는 직접적인 접촉을 갖는 스프레이 노즐들 또는 육류 대상물에 바로 인접하여 지향된 스프레이 노즐들을 제시하고 있다.
미국 특허 제 3,739,713호 및 제 3,814,007호는, 주입 내내 육류 대상물이 정지해 있는 테이블에 고정(secure)되어 있는 무바늘 주입 장치 및 주입 방법을 개시하고 있다. 이들 특허들의 주입 노즐들은, 주입 시 육류 대상물과의 접촉을 보장하도록 배치된다.
하지만, 상기에 언급된 무바늘 주입 기계들 및 주입 방법들은, 대용량의 육류 가공/처리 설비들에서나 사용하기에 적합한 큰 주입 시스템들을 이용하며, 플랜트(plant) 또는 제조 설비에 있어 충분한 바닥 공간을 필요로 한다. 상기에 언급된 특허들의 대다수는, 주입을 위해 육류 대상물을 위치내로 이동시키도록 구동되는 컨베이어가 있는 시스템들을 개시하고 있다. 또한, 육류 대상물에 균일한 유체의 분산(dispersion)을 달성하기 위해서, 이들 기계들은 방위가 조절될 수 있고, 가능하다면, 컨베이어 시스템의 이동이 동기화(synchronize)되는 주입 노즐들을 설명하고 있다.
중요하게는, 공지된 이들 장치들의 각각 및 모두는 육류에 브라인(brine)을 주입하는 방법들을 설명하고 있으며, 상기 브라인은 육류의 표면 또는 식품 표면에 닿게 하거나 접촉시키기 위해 분사 노즐들을 필요료 하는 데, 이는 박테리아나 미생물의 성장 및 식품 오염에 대한 기회를 증가시키게 된다.
미국 특허 제 5,053,237호는, 정지한 플랫폼(platform)상에 배치된 육류 대상물에 브라인 또는 연화제(tenderizer)를 주입하는 무바늘 주입 기계를 개시하고 있다. 이 주입 노즐들은 주입 실행(injection run) 중에는 주입 대상물에 접촉하지 않는다; 하지만, 액체 매리네이드(liquid marinade), 수조(water bath), 주입 노즐들, 및 전체 처리 장비를 포함하는 전체 주입 공정(injection process)은 습식 작업 환경에 노출되어 있다.
실제적으로, 상기에 언급된 특허들 모두는, 전체적으로 습식 작업 환경에 노출되어 있는 주입 시스템을 개시하고 있으며, 이 습식 환경은 장비 및/또는 육류 가공물의 오염에 대한 잠재성을 부가시키고, 습식 조건에서의 공정장비들의 노출로 인한 기계적인 고장의 가능성을 증가시키며, 작업자의 부상에 대한 기회를 증가시킨다. 또한, 상기에 언급된 특허들 모두는 한번에 육류 대상물에 하나의 연화제/액만을 전달할 수 있는 시스템들 또는 방법들을 제공하며, 이는 상기 시스템이 상이한 또한 추가의 용액들이 사용될 수 있기 이전에 셧 다운(shut down)되고 살균(sanitize)될 것을 요구한다.
이에 따라, 독특하게 맛을 내거나(uniquely flavoring), 그렇지 않으면, 음식이나 장비 오염의 위험성을 최소화하고, 작은 작업 환경에서 사용하기에 용이하고 효율적이며, 1이상의 타입의 주입 용액을 전달할 수 있는, 식품의 특성을 향상시키는 장치 및 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은, 작은 식품 가공 설비, 레스토랑, 또는 다른 공공 식품 준비 환경에서 사용하기에 적합한 식품 대상물을 신속하게 주입할 수 있는, 효율적이고 콤팩트(compact)한 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 그와 관련된 목적은, 하나의 작동 영역으로부터 또 다른 작동 영역으로 용이하게 이동할 수 있으며, 용이하게 위치되고 설치되며, 나아가, 장치가 사용될 수 있는 작업 환경의 타입들을 최대화하고 그 장치의 전체 유틸리티(utility)를 증가시키는 주입 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 장치의 작동을 위해 사용된 기계적 및 전기적 요소들이 그 장치내에 완전히 에워싸여져, 장치의 안정성을 증가시키고 축축하거나 습한 환경들에 상기 요소들의 노출을 최소화함에 따라, 장치 유지보수성을 증가시키고, 장치의 유효 수명을 증가시키며, 작업자의 부상에 대한 잠재성을 최소화하는, 전체적으로 에워싸여진 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 그와 관련된 목적은, 외부 오염물들로의 식품 대상물의 노출을 최소화하고 주입 스프레이(injection spray)로의 이동부들의 노출을 최소화하기 위해, 주입 실행 중에, 작업 환경으로부터 완전히 시일링(seal off)되는 주입 환경을 포함하는 전체적으로 에워싸여진 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 식품 오염에 대한 잠재성을 더 최소화하기 위해, 세정 및 살균이 용이한 주입 환경 및 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 주입 장치의 또 다른 목적은, 식료품에 접촉하지 않고, 주입 노즐들이 식료품에 바로 인접하여 위치될 필요가 없으면서도, 식품 대상물내에 인젝테이트(injectate)의 균일한 분산을 전달하는, 식료품에 무바늘로 주입하는 주입 노즐들을 제공하는 것이다. 본 발명의 그와 관련된 목적은, 주입될 식품 가공물의 타입이나 대상물을 주입하는데 요구되는 압력에 따라, 세정을 위해 용이하게 제거되거나 용이하게 교환될 수 있는 분사 노즐들을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단일 주입 실행 중에, 액체 인젝테이트의 다른 타입들과 동시에 또는 단독으로, 맛, 색깔, 연화제, 비타민, 미네랑, 식물 추출물, 항-미생물 용액(anti-microbial solution), 항-박테리아 용액(anti-bacterial solution), 또는 여타의 식품 첨가제 중 1이상의 타입을 주입할 수 있는 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 그와 관련된 목적은, 육류, 치즈, 과일 또는 야채를 포함하나 이것들로 제한되지 않는 다양한 식료품에 액체즐 주입할 수 있는 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 그와 관련된 목적은, 그 요구되는 온도로 주입 유체를 보유하여 인젝테이트 손상(injectate spoilage)의 위험을 감소시킬 수 있는 무바늘 주입 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 무바늘 주입 장치는, 내구성이 있으며 오래 지속될 뿐 아니라, 그 작동 수명 내내 사용자가 유지보수를 할 필요가 거의 없거나 전혀 없는 구성으로 되어 있어야만 한다. 본 발명의 장치의 시장 호소력을 향상시키기 위해서는, 저가로 구성되어, 가능한 가장 폭넓은 시장을 제공하여야 한다. 마지막으로, 상술된 장점들 및 목적들 모두가, 그와 관련된 여하한의 실제적인 단점을 초래하지 않으면서 달성되는 것이 목적이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 이들 장점들과 다른 장점들을 알기 쉽게 설명한다.
도 1은, 예시적인 목적을 위해 도어가 도시되지 않은, 정면과 그 좌측면을 보여주는 본 발명의 주입 장치의 등측도(isometric view);
도 2는 x-y 구동 기구가 노출되어 도시된, 도 1에 나타낸 주입 장치의 좌측 입면도:
도 3은 그 후방측의 부분도를 나타내는, 도 1 및 도 2에 도시된 주입 장치의 입면도;
도 4는 라인 4-4를 따라 절개한, 도 3에 도시된 주입 장치의 트레이 및 인젝테이트를 담는 파우치(pouch)의 단면도;
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 주입 장치의 유체 개략도;
도 6은 그 정면을 부분적으로 나타내는, 도 1 및 도 5에 도시된 주입 장치의 입면도;
도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 주입 장치의 주입 헤드의 상세도;
도 8은 라인 8-8을 따라 절개한, 도 7에 도시된 주입 장치의 주입 헤드의 단면도;
도 9는 도 1 내지 도 8에 도시된 주입 장치의 x-y 구동 시스템의 평면도;
도 10은 장치의 공기 작동의 자동 제어를 나타내는, 도 1 내지 도 8에 도시된 주입 장치의 제어 개략도; 및
도 11은 미리설정된(preset) 일련의 조절기들 및 밸브들을 나타내는, 도 1 내지 도 8에 도시된 주입 장치의 제어 개략도이다.
본 발명은, 상술된 배경 기술의 단점들 및 한계점들을 극복한다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 작업 환경이 제한될 수 있는 학교, 병원, 호텔, 레스토랑, 및 여타의 환경들과 같은 폭넓은 적용 분야에서 사용하기에 적합한, 효율적이고, 사용이 용이하며, 또한 위생적인 방식으로, 식품 대상물에 다양한 가능한 매리네이드 또는 용액을 주입하는 무바늘 주입 장치 및 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 식품 대상물을 손상시키기 않고, 또한 식품 대상물과의 노즐 접촉을 필요로 하지 않고도, 신속하고 용이하게 맛을 내거나, 그렇지 않으면, 시일링된 주입 환경에서 식품 대상물을 독특하게 향상시키며, 따라서 식품/장비 오염에 대한 잠재성을 최소화하고 본 발명의 유틸리티를 최대화하는, 콤팩트하고 고압의 주입 시스템을 제공하기 때문에, 종래의 시스템들 및 방법들보다 매우 유익하다.
본 발명의 주입 장치 및 방법은, 맛, 색깔, 연화제, 매리네이드, 비타민, 미네랄, 식물 추출물, 방부제, 지방/오일, 물, 항-미생물 용액, 항-박테리아 용액, 또는 그 조합과 같은 식품 첨가제를 포함하나 이것으로 제한되지 않는 여하한의 타입의 액체 식품 첨가제를 식품 대상물에 무바늘로 주입하는데 사용된다. 또한, 본 발명의 무바늘 주입 장치 및 방법은, 육류, 치즈 및 여타의 유제품, 과일, 야채, 또는 곡류 가공물을 포함하나 이것으로 제한되지 않는 여하한의 타입의 식료품을 주입하는데 사용될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 주입 장치는, 일반적으로, 인젝테이트 전달 시스템, 주입 챔버, 셔틀 기구, 및 시일링된 엔클로저(enclosure)내에 구성된 제어 시스템을 포함한다. 전력, 물, 및 선택적으로는 압축 공기와 같은 외부 공정 입력들이 엔클로저의 표면내에 형성된 입력부들을 통해 장치에 제거가능하게 연결된다.
본 장치의 인젝테이트 전달 시스템은 액체 인젝테이트를 유지하는 1이상의 제거가능한 컨테이너를 포함한다. 다양하고 상이한 타입의 액체 인젝테이트를 저장하기 위해서 여러개의 컨테이너들이 사용되는 것이 바람직하다. 각각의 컨테이너는 장치내에서 제거가능하게 장착되며, 그 각각은 그 자신의 공급 밸브에 제거가능하게 연결되어, 단일 주입 실행 중에 개별적으로 또는 동시에, 인젝테이트의 각각의 컨테이너가 식품 대상물에 전달되게 한다. 또한, 액체 인젝테이트를 희석시키거나, 필요하다면, 장치를 세정하고 헹구기 위해서, 주입 전달 시스템에 물이 공급된다. 또한, 인젝테이트 전달 시스템은, 인젝테이트 컨테이너들을 유지하기 위한 냉장 시스템(refrigeration system), 및 요구되는 온도에서 인젝테이트 손상의 위험을 감소시키기 위한 물 공급부를 포함한다.
또한, 인젝테이트 전달 시스템은, 식품 대상물을 손상시키기 않고 그 대상물에 인젝테이트를 무바늘로 또한 균일하게 주입하기 위해, 충분히 높은 압력에서 식품 대상물에 액체 인젝테이트를 전달할 수 있는 펌프를 포함한다. 상기 펌프의 출력 압력은, 그 대상물의 크기와 두께, 및 주입될 대상물의 타입에 따라 달라진다. 주입 전달 시스템의 일부분인 주입 헤드는 펌프로부터 고압의 인젝테이트를 수용한다.
주입 헤드는, 대상물에 고압의 인젝테이트를 전달하는 복수의 스프레이 노즐들을 포함하며, 주입 챔버 내부로 연장되어 있는 주입 헤드의 노즐부를 갖는 주입 챔버내에서 시일링가능하게(sealably) 또한 제거가능하게 장착된다. 다용도(versatility) 및 세정 목적을 위해서, 주입 헤드의 노즐들은 주입 헤드내에 제거가능하게 고정(secure) 있는 것이 바람직하다; 하지만, 주입 노즐들은 주입 헤드내에 일체로 형성되어 있을 수도 있다. 상기 노즐들은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 패턴 또는 구성으로 배치될 수 있으며 상이한 타입의 식품 대상물들에 대해 재구성될 수 있다. 또한, 주입 헤드는 액체 인젝테이트로부터의 원치않는 미립자를 제거하기 위한 필터 요소를 포함할 수도 있다.
일반적으로, 주입 챔버는, 주입 헤드의 일부분 또는 주입 헤드의 노즐 섹션(nozzle section)을 포함하는 장치내에 형성되고, 상기 챔버내에 시일링가능하고 제거하능하게 장착되며, 챔버의 최상부로부터 아래로 연장되는 시일링된 격실(sealed compartment)을 포함한다. 주입 챔버는 상기 장치로부터의 과도한 인젝테이트를 배수(drain)시키기 위해 그 저부에 개구부를 포함한다. 또한, 주입 챔버는 주입 실행들간에 주입 챔버를 살균하고 헹구기 위해 챔버내에 시일링가능하게 장착된 세정 노즐들을 포함한다. 주입 환경은 주입 실행 동안에 또는 세정 사이클 동안에 폐쇄된 채로 시일링되어, 인젝테이트 스프레이가 여하한의 외부의 공정 장비 또는 주입 환경 외부의 식품 대상물에 접촉하게 되는 것을 방지한다.
셔틀 기구는, 주입 챔버의 저면 바깥쪽과 밑에 위치된 x-y 구동 시스템, 및 주입 실행 중에 주입 헤드에 대해 식품 대상물을 이동시키는 주입 챔버내에 위치된 셔틀/트레이 구성요소를 포함한다. x-y 구동 시스템은 주입 챔버 밑의 여하한의 위치로 이동될 수 있는 플레이트(plate)를 포함한다. 상기 플레이트의 최상부는 저부, 즉 주입 챔버의 외부면을 향하며, 거기에 부착된 복수의 자석들을 포함한다.
셔틀/트레이 구성요소는 주입 챔버 내부에 이동가능하게 위치되며, 주입 노즐들을 향하는 최상면 및 저부를 향하는 저부면, 즉 주입 챔버의 내부면을 포함한다. 셔틀/트레이 구성요소의 저부면은 플레이트내의 자석들과 정렬된 복수의 자석들을 포함한다. 이에 따라, x-y 구동 시스템은 플레이트를 이동시킬 것이고, 따라서 주입 챔버내에 위치된 구성요소들을 이동시킬 필요 없이, 셔틀/트레이 구성요소를 주입 챔버내의 여하한의 위치로 이동시킨다.
제어 시스템은, 터치 스크린(touch screen), 및 주입 대상물의 크기 또는 타입; 주어진 주입 실행 동안에 주어진 대상물로 전달된 주입 버스트들(injection bursts)의 개수; 주입 버스트들의 타이밍; 주입 버스트들의 지속성(duration), 셔틀 기구의 이동; 식품 대상물의 이동과 주입 버스트들의 동기화; 펌프의 출력 압력, 주입 버스트들의 출력 압력; 대상물로 전달된 인젝테이트의 조성(composition); 또는 세정 및 헹굼 사이클을 포함하나 이것으로 제한되지 않는 작업 정보 및 공정 변수를 입력, 저장 및 리콜(recall)하는 프로그램가능한 제어기를 포함한다; 예를 들어, 상기 장치는 특정 식품, 특정 식품 두께, 또는 특정 매리네이드 블렌드(marinade blend)에 대해 프로그램될 수 있으며, 후자는 동일한 식품 또는 매리네이드 블렌드가 다시 주입되는 경우에 리콜된다.
또한, 본 발명은 시일링된 주입 환경내에서 셔틀/트레이 구성요소상에 식품 대상물을 배치시키는 단계; 주입될 복수의 인젝테이트 유체들을 제공하는 단계; 원하는 인젝테이트 조성을 달성하기 위해 일정 비율로(in proportion) 상기 유체들을 혼합하는 단계; 원하는 인젝테이트 조성을 고압 펌프내에 추출(draw)하는 단계; 주입 헤드에 인젝테이트 조성을 공급하는 단계; 및 식품 대상물에 최종 인젝테이트 조성의 1이상의 고압 주입 버스트를 전달하는 단계를 포함하는, 식물 대상물에 액체 인젝테이트를 주입하는 방법을 제시한다. 또한, 본 발명의 방법은, 원하는 주입 결과들에 따라, 주입 버스트 동안에 미리프로그램된 패턴내에 주입 헤드에 대해 주입 대상물을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 부분적으로, 본 발명은 독특하게 맛을 내거나, 그렇지 않으면, 식품 대상물을 향상시키는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 방법은, (1) 주입될 식품 대상물을 제공하는 단계; (2) 식품 대상물에 대한 원하는 최종 인젝테이트 조성을 결정하는 단계; (3) 상기 최종 인젝테이트 조성을 혼합하고 1이상의 고압 펌프로 상기 조성을 공급하는 단계; (4) 식품 대상물에 원하는 인젝테이트 조성의 1이상의 고압 버스트를 전달하는 단계를 포함한다.
그러므로, 본 발명은 식품 가공물을 독특하게 향상시키기 위해, 원하는 인젝테이트 조성의 고압 주입 버스트들을 이용하는, 식품 대상물을 주입하는 무바늘 주입 장치 및 방법을 제시하고 있음을 알 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은, 콤팩트하고 효율적인 방식으로 식품 대상물을 주입하면서, 예를 들어 식품 대상물에 접촉하지 않는 스프레이 노즐과 시일링된 주입 환경을 제공함으로써, 식품 또는 오염을 최소화한다.
본 발명의 무바늘 주입 장치 및 방법은, 내구성이 있고 오래 지속될 뿐 아니라, 그 작동 수명 내내 사용자가 유지보수를 할 필요가 거의 없거나 전혀 없는 구성으로 되어 있다. 또한, 본 발명의 무바늘 주입 장치 및 방법은, 그것의 시장 호소력을 향상시키며 따라서 가능한 가장 폭넓은 시장을 제공할 수 있도록 저가로 구성되어 있다. 마지막으로, 상술된 장점들 및 목적들 모두는 그와 관련된 여하한의 실제적인 단점을 초래하지 않으면서 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 맛, 색깔, 연화제, 매리네이드, 비타민, 미네랄, 식물 추출물, 방부제, 지방/오일, 물, 항-미생물 용액, 항-박테이아 용액, 또는 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 식품 첨가제를 식품 대상물에 주입하는, 전체적으로 에워싸여진 무바늘 주입 장치 및 방법을 수반한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 무바늘 주입 장치(30)를 설명한다. 상기 장치(30)는, 프레임(32)에 의해 한정(define)되고, 정면(34), 뒷면(36), 좌측면(38) 및 우측면(40)을 갖는 대체로 정사각형인 하우징(a generally rectangular housing)을 포함한다. 상기 장치(30)는 상기 장치(30)의 최상부 및 저부를 각각 완전히 에워싸기 위해 프레임(32)에 장착된 최상부(42) 및 저부(44)를 가진다. 최상부(42)는 장치(30)로의 유지보수 접근(maintenance access)을 제공하기 위해, 프레임(32)에 제거가능하게 장착될 수 있다. 상기 장치(30)는 주입 실행 동안에 상기 장치(30)를 제자리로(into place) 용이하게 이동시키기 위한 4개의 바퀴들(casters)(46)에 의해 지지된다.
장치(30)의 정면(34)은 상기 디바이스(30)의 전력을 온 오프하는 버튼 또는 스위치(48)를 포함하는 제어 패널(47)을 포함한다. 또한, 공정 파라미터들을 입력하고, 제어기(52)로부터 저장된 프로그램을 리콜하며, 세정 사이클을 초기화하거나 작업 정보를 보여주기 위해 제어 패널(47)의 일부분인 터치 스크린(50)이 사용된다. 또한, 장치(30)의 정면(34)은 주입 챔버(56)용 개구부(54)를 포함하고 상기 개구부(54)를 기밀하게 시일링하는 도어들(58)을 포함한다. 힌지들(hinges)(60)은 장치(30)의 정면(34)에 대해 도어들(58)을 고정시키고 도어들(58)이 완전히 개방되는 것을 허용한다. 록킹 기구(locking mechanism)(62)는 장치(30)의 작업 동안에 폐쇄된 도어들(58)을 시일링한다. 상기 도어들(58)은, 상기 도어들이 주입 실행 중에 폐쇄되는 경우에 주입 챔버(56)를 시일링하는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 장착될 수 있다.
또한, 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 상기 장치(30)의 정면(34)은 상기 장치(30)의 저부(44) 근처의 유지보수 개구부(64)를 포함한다. 유지보수 도어(66)(예시적인 목적을 위해 점선으로(in phantom) 도시됨)는 유지보수 개구부(64)를 폐쇄하고 시일링하기 위해서 제공된다. 유지보수 도어(66)는 프레임(32)의 외부 표면과 같은 높이(flush)에 있다. 유지보수 도어(66)는 기계 스크루(68)를 이용하여 장치(30)의 정면(34)에 제거가능하게 장착되어 있다. 유지보수 도어(66)는 유지보수 개구부(64)를 시일링하고 상기 장치(30)의 내부 격실로의 용이한 접근을 어용하는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 제거가능하게 장착될 수 있다.
도 1과 도 2에 모두 예시되어 있는 바와 같이, 장치(30)의 좌측면(38)은 상기 장치(30)의 좌측면(38)의 최상부(42) 근처에 형성된 접근 개구부(70)를 포함한다. 상기 개구부(70)는 상기 장치(30)의 좌측면(38)에 이동가능하게 장착된 접근 도어(72)(예시적인 목적을 위해 점선으로 도시됨)에 의해 폐쇄되고 시일링된다. 상기 접근 도어(72)의 저부 에지상의 힌지들(74)들은 상기 장치(30)의 좌측면(38)에 대해 접근 도어(72)를 고정시키며, 상기 접근 도어가 완전히 개방되게 한다. 또한, 접근 도어(72)는 폐쇄된 위치에 접근 도어(72)를 고정하기 위해서 접근 도어(72)의 최상부 에지 근처에 록킹 기구(78)를 포함한다. 폐쇄되면, 접근 도어(72)는 프레임(32)의 외부 표면과 같은 높이에 있다. 접근 도어(72)는, 주입 실행 동안에 장치(30)의 내부 격실들로의 용이한 접근을 허용하고, 개구부(70)를 폐쇄하고 시일링하는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 이동가능하게 또는 제거가능하게 장착될 수 있다.
장치(30)의 좌측면(38)은 상기 장치(30)의 저부(44) 근처에 유지보수 개구부(82)를 포함한다. 유지보수 도어(84)(예시적인 목적으로 점선으로 도시됨)는 유지보수 개구부(82)를 폐쇄시키고 시일링하기 위해서 제공된다. 유지보수 도어(84)는 프레임(32)의 외부면과 같은 높이에 있다. 유지보수 도어(84)는 기계 스크루(86)를 이용하여 장치(30)의 좌측면(38)에 제거가능하게 장착되어 있다. 하지만, 유지보수 도어(84)는 작동 시 유지보수 개구부(82)를 폐쇄하고 시일링하며, 장치(30)의 내부 격실로의 용이한 접근을 허용하는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 제거가능하게 장착될 수 있다.
좌측면(38)과 대칭적인 방식으로, 우측면(40)과 후방면(36) 모두는 좌측면(38)내의 접근 개구부(70)와 같은 접근 개구부(도시되지 않음)를 포함한다. 마찬가지로, 우측면(40)과 후방면(36) 모두는, 장치(30)의 우측면(40)과 후방면(36)에 각각 이동가능하게 장착된, 좌측면(38)내의 접근 도어(72)와 유사한 접근 도어(도시되지 않음)를 포함한다. 각각의 접근 도어의 저부 에지상의 힌지들은, 각각 장치(30)의 우측면(40) 또는 후방면(36)에 대해 접근 도어를 고정시키며, 접근 도어가 좌측면(38)과 유사한 방식으로 완전히 개방되게 한다. 또한, 우측면(40) 및 후방면(36) 접근 도어들은 폐쇄된 위치내에 접근 도어를 고정시키기 위해서, 접근 도어의 최상부 에지 근처에 록킹 기구를 포함한다. 폐쇄된다면, 각각의 접근 도어는 좌측면(38)과 유사한 방식으로 프레임(32)의 외부면과 같은 높이에 있다.
마찬가지로, 우측면(40)과 후방면(36) 모두는, 장치(30)의 좌측면(38)내의 유지보수 개구부(82)와 유사한, 장치(30)의 저부(44) 근처에 유지보수 개구부를 포함한다. 좌측면(38)과 대칭으로, 우측면(40)과 후방면(36) 모두는, 각각의 유지보수 개구부를 폐쇄하고 시일링하기 위해서, 좌측면(38)내의 유지보수 도어(84)와 유사한 유지보수 도어(도시되지 않음)를 각각 포함한다. 장치(30)의 우측면(40)과 후방면(36)상에 위치된 각각의 유지보수 도어는 좌측면(38)의 도어와 유사한 방식으로, 프레임(32)의 외부면과 같은 높이에 있다. 각각의 유지보수 도어는, 좌측면(38)과 유사한 방식으로, 기계 스크루(도시되지 않음)를 이용하여, 각각 장치(30)의 우측면(40) 또는 후방면(36)에 제거가능하게 장착된다.
다시, 도 1을 참조하면, 장치(30)의 후방면(36)은 물 입력 포트(123) 및 전기 입력 포트(125)를 포함한다는 것을 알 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 장치(30)의 후방면(36)은, 내부 압축 공기원이 공급되지 않는 경우, 외부적으로 장치(30)에 공급된 압축 공기용 연결부를 또한 포함할 것이다. 또한, 장치의 후방면(36)은, 과도한 액체 인젝테이트, 헹굼 물 및/또는 사용된 세정 용액이 장치(30) 밖으로 배출될 수 있게 하는 배수 포트(124)를 포함한다. 물 입력 포트(123), 전기 입력 포트(125) 및 배수 포트(124)는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 수단들에 의해 외부 호스, 파이핑 또는 연결부들에 연결되도록 순응(adapt)된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 콘덴서(127) 및 팬 조립체(128)를 포함하는 공기 조화 시스템(air conditioning system)(126)이 장치(30)의 최상부(130)내에 장착된다. 공기 조화 시스템(126)은, 액체 인젝테이트가 주입을 위한 적절한 온도에 있는 것을 보장한다. 특히, 냉장 없이, 액체 인젝테이트가 식품 대상물내에 주입된다면, 액체 인젝테이트는 부패하거나 미생물 또는 박테리아 성장을 촉진시키는 온도가 될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 장치(30)의 최상부(130)는 액체 인젝테이트로 채워진 6개의 인젝테이트 파우치들(134)를 보유하는 6개의 인젝테이트 트레이들(132)을 하우징한다. 상기 파우치들(134)은 크기가 1 갤론인 것이 바람직하나, 여하한의 체적으로도 구성될 수 있다. 상기 파우치들(134)은, 맛, 색깔, 비타민, 미네랄, 소금, 설탕, 방부제, 연화제, 매리네이드, 식물 추출물, 항-박테리아 용액, 항-미생물 용액, 또는 약물을 포함하나 이것으로 제한되지 않는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 타입의 액체 식품 첨가제를 유지한다. 또한, 상기 파우치들(134)은 농축된 식품 첨가제들의 희석을 위해 물을 포함할 수 있다. 파우치들(134)은, 유리, 스테인리스 강, 또는 푸드 그레이드 플라스틱(food grade plastics)을 포함하나 이것으로 제한되지 않는, 식품 패키징에 승인된 여하한의 물질로 구성될 수 있다. 선택적으로, 파우치들(134)은 쓰레기를 줄이기 위해 살균 및 재사용될 수 있다.
트레이들(132)은, 상기 트레이들(132)이 인젝테이트 파우치들(134)의 용이한 체인지-아웃(change-out)을 위해 장치(30)의 안팎으로 슬라이드될 수 있는 지지 브래킷들(support brackets)상에 위치된다. 이후에 설명되는 바와 같이, 각각의 트레이(132)는 인젝테이트 파우치(134)의 유출구와 유체 연통(fluid communication)하고, 인젝테이트 유체를 인젝테이트 파우치(134) 외부로 배출시키는 개구부(138)를 포함한다. 트레이들(132)은 인젝테이트 파우치들(134)로부터의 액체 인젝테이트의 적절한 유동을 허용하기 위해서 장치(30)의 정면(34)을 향해 다소 아래쪽으로 각도져 있다. 비록, 6개의 트레이들(132) 및 6개의 파우치들(134)이 예시되지만, 당업자라면 상기 장치(30)는 장치의 특정한 용도에 따라 여하한의 개수의 트레이들(132) 및 파우치들(134)을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 병원은 6개보다 훨씬 더 많은 트레이들(132) 및 파우치들(134)을 필요로 할 수 있는 반면, 레스토랑은 4개의 트레이들(132) 및 파우치들(134)만을 필요로 할 수도 있다.
도 4는 인젝테이트 파우치들(134)이 트레이(132)에 접촉하는 방식을 예시한 상세도이다. 트레이(132)내의 개구부(138)에 부착된 것은 신속-연결 피팅부(quick-connect fitting)(140)이다. 파우치(134)는 트레이(132)내의 신속-연결 피팅부(140)와 시일링가능하게 짝을 이루도록 설계된 피팅부(142)를 포함한다. 대안적으로, 액체 인젝테이트는 트레이(132)내의 신속-연결 피팅부(140)와 시일링가능하게 짝을 이루도록 설계된 피팅부를 포함하는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 컨테이너내에 제공될 수 있다.
또한, 대안적으로, 트레이들(132)은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 수단에 의해 장치(30)의 최상부(130)내에 지지될 수 있다. 예를 들어, 지지 브래킷들(136) 대신에, 트레이들은 돌출부(tongue) 및 홈 구성에 의해, 또는 단순히 지지 페그들(support pegs)을 이용하여 지지될 수 있다.
또한, 당업자라면 액체 인젝테이트가 해당 기술에 공지되어 있는 여하한의 방식으로 장치에 공급될 수 있음을 또한 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 액체 인젝테이트는 파이핑 기구 또는 장치(30)의 최상부(130)내에 액체 인젝테이트를 직접 공급하는 또 다른 위생적인 유체 연결부를 이용하여 외부적으로 디바이스(30)에 공급될 수 있다. 대안적으로, 주입 실행 동안에 인젝테이트를 공급하기 위해서, 액체 인젝테이트를 보유할 수 있고 장치(30)의 최상부(130)내에 하우징되는 여하한의 컨테이너 구성이 사용될 수 있다.
다음, 도 5에는 유체 개략도가 도시된다. 수로(water line)는 물 입력 포트(123)를 통해 수원(source of water)과 유체 연통해 있다. 수로(143)는 물 저장소(water reservoir)(144)에 물을 공급하며, 또한 주입 챔버(56)를 세정하는데 필요한 물을 세정 노즐들(174)(도 6에 도시됨)로 전환(divert)시키는 세정 밸브(145)에 연결된다.
물 저장소(144)는, 액체 인젝테이트의 희석용 물을 제공하기 위해, 또는 필요하다면, 주입 실행들간에 주입 시스템을 헹구기 위해, 장치(30)의 최상부(130)내에 장착된다. 레벨 센서(146)는 물 저장소(144)내의 수위를 나타내는 제어기(52)에 출력을 제공한다. 물 저장소(144)의 유입구에 위치된 물 보충 밸브(water replenishment valve)(148)는, 물 저장소(144)내의 레벨이 레벨 센서(146)에 의해 표시된 사전결정된 용적 값(predetermined volumetric value) 이하로 떨어지는 경우, 수로(143)로부터 물 저장소(144)의 자동적인 보충을 허용한다.
온도 센서(147)는 물 저장소(144)내의 물의 온도를 나타내는 제어기(52)에 출력을 제공한다. 물 저장소(144)내의 온도가 요구되는 작동 온도보다 높다는 것을 온도 센서(147)가 나타내는 경우, 제어기(52)는 온도가 요구되는 작동 온도 아래로 떨어질 때까지 주입 실행이 초기화되는 것을 방지한다.
물 제어 밸브(150)는 물 저장소(144)로부터의 물 유동을 제어하기 위해 물 저장소(144)의 유출구에 위치된다. 다른 실시예들에서, 수로(143)는 장치(30)내의 물의 유동을 제어하기 위해 물 제어 밸브(150)에 직접 연결되므로, 물 저장소(144)가 필요없게 된다. 또 다른 실시예에서, 수로(143)가 적용될 수 없을 때에는 보다 큰 저장소가 사용될 수 있으며, 큰 저장소는 수동으로 보충되어야 한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 인젝테이트 전달 라인들(152)은 트레이들(132)내의 개구부들(138)의 각각에 부착되어 있다. 각각의 전달 라인(152)은 각각의 개별 인젝테이트 파우치(134)로부터 액체 인젝테이트의 유동을 제어하는 밸브(154)에 연결된다. 각각의 밸브(154)는, 원하는 주입 효과에 따라, 독립적으로 작동될 수 있거나 다른 밸브들(154) 중 1 이상 또는 물 제어 밸브(150)와 동시에 작동될 수 있다.
라인들(156)은 밸브들(154)을 빠져나가는 인젝테이트의 유동을 혼합 매니폴드(mixing manifold)(158)로 지향시킨다. 원하는 주입 효과에 따라, 혼합 매니폴드(158)는 인젝테이트 파우치들(134) 중 하나 또는 전부로부터 인젝테이트 및/또는 물 저장소(144)로부터 물을 수용한다. 혼합 매니폴드(158)는 식품 가공처리 또는 가공생산을 위해 승인된, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 물질로 구성될 수 있다. 혼합 매니폴드(158)는 여하한의 크기 또는 형상으로 되어 있을 수 있다.
장치(30)의 최상부(130)내에 장착된 고압 펌프(160)는 혼합 매니폴드(158)로부터 펌프 공급 라인(162)을 통해 인젝테이트를 뽑아낸다. 펌프(160)를 빠져나가는 인젝테이트의 압력은, 주입될 식품 대상물의 타입에 따라 약 500 psi 내지 약 3000 psi의 범위에 있다. 펌프(160)의 유출구에서의 인젝테이트의 압력은 약 1000 내지 약 1800 psi의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 하지만, 펌프의 유출구에서의 압력은, 식품 대상물에 관한 원하는 주입 효과를 달성하기 위해 요구되는 여하한의 압력일 수 있다는 것이 본 발명의 보다 넓은 견지에서 일치한다. 바람직하게, 펌프(160)는 공기 펌프일 수 있으나, 식품 대상물을 무바늘로 주입시키기 위한 충분한 압력에서 인젝테이트를 전달할 수 있는 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 펌프가 사용될 수 있다.
압력 센서(170)가 펌프(160)의 출구에 위치되고 장치(30)의 최상부(130)내에 위치된다. 압력 센서(170)는 액체 인젝테이트의 유출구 압력을 검출하고 제어기(52)에 압력 출력을 제공한다. 제어기(52)는 공기 압력 조절기(282)(도 2에 도시됨)를 이용하여 펌프(160)로의 압축 공기의 유동을 조절함에 따라, 주입을 위한 미리프로그램된 또는 사전결정된 압력으로 액체 인젝테이트의 출력 압력을 조정함으로써, 압력 출력에 응답하여 프로그램된다. 바람직한 실시예에서는, 압력 센서(170), 공기 압력 조절기(282), 및 제어기(52)에 의한 공기 작동의 자동 제어부(304)(도 10에 도시됨)가 포함되어 있으나, 이는 선택적이다.
다시, 도 5를 참조하면, 인젝테이트는 고압을 유도하는 고압 라인(164), 장치(30)의 최상부(130)내에 위치된 주입 버스트 제어 밸브(166)를 통해 펌프(160)를 빠져나간다. 주입 버스트 제어 밸브(166)는 고압의 솔레노이드 밸브 또는 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 고압 밸브일 수 있다. 선택적으로, 온도 센서(168)는 혼합된 인젝테이트의 온도를 측정하기 위해 라인(162) 또는 라인(164)내에 위치될 수 있다. 작동 시, 물 저장소(144)내에 위치된 온도 센서(147)와 마찬가지로, 주어진 주입 실행/대상물에 요구되는 미리프로그램된 또는 사전결정된 값보다 온도가 높은 경우에는, 주입 버스트 제어 밸브(166)가 개방되지 않을 것이다.
다음, 도 6을 참조하면, 장치(30)의 정면부(34)가 도시된다. 주입 챔버(56)는 주입 버스트 제어 밸브(166)를 빠져나가는 고압의 액체 인젝테이트를 수용하는 주입 헤드(172)를 포함한다. 도 6에는 하나의 주입 헤드(172)만이 예시되어 있지만, 당업자라면 주입 버스트 제어 밸브(166)를 빠져나가는 인젝테이트 유동이 본 발명의 특정한 용도에 따라 2이상의 주입 헤드들(172) 사이에서 분할될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 주입 챔버(56)는 주입 챔버(56)를 헹구고 세정하기 위해 주입 챔버(56)내에 제거가능하고 시일링가능하게 장착된 세정 노즐들(174)을 포함한다. 세정 사이클 동안에, 세정 밸브(145)는 수로(143)로부터 세정 노즐들(174)로 물을 공급하도록 개방될 것이다. 주입 챔버(56)는, 상기 주입 챔버(56)로부터 그리고 배수 배출 포트(124)를 통해 장치(30)로부터 과도한 인젝테이트를 배수시키기 위한 배수구(171) 및 배수로(173)를 포함한다. 선택적으로, 장치(30)는 주입 챔버(56)내의 과도한 형성(excess build-up)을 회피하기 위해서, 제어기(52)에 의해 주기적으로 작동되는, 장치(30)내에 하우징된 배수 펌프를 포함한다.
셔틀(175) 및 캐리어 트레이(179)는 주입 실행 중에 주입 헤드(172)에 대해 주입 대상물을 이동시키기 위해 제공된다. 셔틀(175)은 과도한 액체 인젝테이트를 배수시키기 위한 어퍼처들(도시되지 않음)을 포함하는 실질적으로 정사각형인 플레이트이다. 서술되는 바와 같이, 셔틀(175)은 주입 챔버내의 기계적 또는 전기적 구성요소들을 위치시키지 않으면서 주입 챔버(56)내에서 셔틀(175)을 이동시키기 위해 거기에 부착된 복수의 자석들(177)을 포함한다.
캐리어 트레이(179)는 주입 실행 중에 셔틀에 제거가능하게 커플링(couple)되며 셔틀(175)상에 탑재(ride)된다. 상기 트레이(179)는 주입 헤드(172)에 대한 주입 대상물의 높이를 변화시키기 위해서, 몇개의 다른 위치들에서 셔틀(175)에 커플링될 수 있다. 셔틀(175) 및 트레이(179)는 주입 챔버(56)내에 위치되며 세정을 위해 그로부터 제거될 수 있다.
셔틀(175) 및 트레이(179)는 원하는 주입 효과에 따라 또는 식품 대상물의 타입에 따라 여하한의 크기 또는 형상으로 되어 있을 수 있으며, 셔틀(175) 및 트레이(179)는 운반되도록 설계되어 있다. 예를 들어, 식품 대상물이 주입 헤드(172)에 보다 근접하도록 하기 위해서, 셔틀(175) 또는 트레이(179)는 식품 대상물에 플랫폼을 제공하도록 도 6에 나타낸 것보다 높이가 더 클 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 상이한 식품 대상물 적용예들에 대해 다수의 셔틀들(175) 및 다수의 캐리어 트레이들(179)이 장치(30)에 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다음, 도 6 이외에도 도 7 및 도 8을 참조하면, 주입 헤드(172)의 상세도가 도시되어 있다. 주입 헤드(172)는 실질적으로 원통 형상이며 최상부 섹션(176) 및 상기 최상부 섹션(176)에 제거가능하게 연결된 저부 섹션(178)을 포함한다. 주입 헤드(172) 및 그와 관련된 모든 구성요소들은 스테인리스 강으로 구성되는 것이 바람직하다; 하지만, 주입 헤드(172)는 대상물을 무바늘로 주입하는데 요구되는 높은 시스템 압력들을 견딜 수 있는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 물질로 구성될 수 있다.
주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)은, 도면번호(180)에서 일반적으로 나타낸 원통형 외측면, 도면번호(182)에서 일반적으로 나타낸 저부면, 및 도면번호(184)(도 5에 도시됨)에서 일반적으로 나타낸 최상면을 가진다. 최상부 섹션(176)의 외측면(180)의 일부분(186)은 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)상에 최상부 섹션(176)을 제거가능하게 나사결합(threading)하는 나사부들(188)을 포함한다.
도 7 이외에도 도 5를 참조하면, 최상부 섹션(176)의 최상면(184)의 내부는 볼록하거나 또는 돔-형상(dome-shape)이며, 주입 버스트 제어 밸브(166)를 빠져나가는 고압 인젝테이트를 수용하는 플루드-인 포트(fluid-in port)(190)를 포함한다. 또한, 최상면(184)은 주입 헤드(172)내의 여하한의 포획(trap)된 공기를 해제하기 위해, 최상부 섹션(176)의 최상면(184)을 따라 최고 지점에 위치된 공기 해제 포트(192)를 포함한다.
빠르게-작동하는 솔레노이드 배출 밸브(194)는, 상기 시스템내에 포획된 여하한의 공기를 해제하는 공기 해제 포트(192)에 연결된다. 상기 배출 밸브(194)의 유출구는 배수 포트(124)를 통해 상기 장치(30)로부터 여하한의 반출된 인젝테이트(entrained injectate)를 지향시키는 배수로(195)에 연결된다. 공기 해제 포트(192)에서 유출된 과도한 인젝테이트를 운반하는 배수로(195)는, 배수 포트(124)를 통해 장치(30)를 빠져나가기 이전에 배수로(173)와 유체 연통될 수 있다.
다시, 도 7 및 도 8를 참조하면, 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)은 도면번호(196)에서 일반적으로 나타낸 원통형의 외측면, 도면번호(198)에서 일반적으로 나타낸 저부면, 및 도면번호(200)에서 일반적으로 나타낸 최상면을 포함한다. 저부 섹션(178)의 저부면(198)은 복수의 어퍼처들(206)을 포함하며, 그를 통해 액체 인젝테이트가 주입 헤드(172)를 빠져나갈 수 있다. 저부 섹션(178)은 최상부 섹션(176)에 저부 섹션(178)을 제거가능하게 커플랑하기 위해, 저부 섹션(178)의 최상면(200) 근처에 위치된 나사부들(204)을 포함하는 캐비티(202)를 포함한다. 대안적으로, 저부 섹션(178)은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 최상부 섹션(176)에 제거가능하게 연결될 수 있다.
최상측(210) 및 저부측(212)을 갖는 노즐 디스크(208)는 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)의 캐비티(202)내에 제거가능하게 위치된다. 노즐 디스크(208)는, 상기 노즐 디스크가 캐비티(202)내에서 오직 한 방향으로만 피팅(fitting)되어 주입 헤드(172)의 조립을 보다 쉽게 하도록 키잉(key)된다. 노즐 디스크(208)는 복수의 주입 노즐들(216)을 수용하는 복수의 개구부들(214)을 포함한다. 노즐 디스크(208)내의 각각의 개구부(214)는, 노즐 디스크(208)의 개구부들(214)내에 주입 노즐들(216)을 제거가능하게 보유하기 위해서 저부면(212) 근처에 위치된 립(lip)(218)을 포함한다. 주입 실행 동안에 설치되는 경우, 노즐 디스크(208)내의 개구부들(214)은 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)의 저부면(198)내에 위치된 어퍼처들(206)과 정렬된다. 노즐 디스크(208)는 주입 헤드(172)로부터 제거될 수 있으며, 노즐들(216)은 전체 주입 헤드 조립체의 세정을 위해 노즐 디스크(208)로부터 제거될 수 있다.
각각의 주입 노즐(216)은 주입 대상물에 액체 인젝테이트의 전달을 위한 오리피스(orifice)(220)를 가진다. 주입 노즐의 각각의 오리피스(220)는 바람직하게는 0.025 inch 미만이며, 보다 바람직하게는 약 0.006 inch 미만이다. 당업자라면, 분사 노즐들(196)내의 오리피스(220)는, 본 발명의 내용을 벗어나지 않고, 주입될 대상물의 타입 또는 두께에 따라 0.025 inch 보다 더 클 수도 있거나 0.006 inch 보다 더 작을 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 이에 따라, 각각의 노즐(216)의 오리피스(220)는 식품 대상물을 손상시키거나 변형시키지 않고 식품 대상물에 인젝테이트를 균일하게 또한 무바늘로 주입하기 위한 충분한 압력에서 주입 버스트들의 전달을 허용하는 여하한의 크기로 되어 있을 수 있다.
노즐들(216)은 사파이어, 또는 대상물들의 무바늘 주입에 요구되는 고압 유체 버스트들을 견딜 수 있는, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 물질로 구성된다. 또한, 노즐들(216)은 주입될 대상물과 원하는 주입 목적들(injection objectives)에 따라 용이하게 변화될 수 있다. 주입 헤드(172)의 노즐 디스크(208)내에 제거가능하게 배치된 노즐들(216)이 도시되어 있지만, 그 대신에 상기 노즐들(216)은 노즐 디스크(208)와 일체형일 수도 있거나 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)의 저부면(198)내에 통합될 수도 있다. 또한, 노즐들(216)은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 주입 헤드(172)에 제거가능하게 부착될 수 있다.
또한, 16개의 노즐들(216)이 예시되어 있지만, 식품 대상물의 타입 및 원하는 주입 효과에 따라, 더 많은 또는 더 적은 노즐들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 보다 크거나 보다 두꺼운 식품 대상물들에 대해서는, 대응하는 개수의 개구부들을 갖는 노즐 디스크와 연계하여 24개의 노즐들(216)이 사용될 수 있다. 또한, 직사각형의 주입 패턴이 예시되어 있으나, 주입 노즐들(216)은 달성될 원하는 주입 효과에 따라, 원형 패턴으로 또는 여하한의 구성으로 배치될 수 있다.
주입 실행의 준비 중에 주입 헤드(172)를 조립하기 위해서, 노즐들(216)은 노즐 디스크(208)내의 개구부들(214)내에 배치되며, 노즐 디스크(208)는 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178) 안쪽으로 저부측(212) 아래에 배치된다. O-링(222) 및 워셔(washer)(224)는, 노즐 디스크(208) 및 노즐들(216)이 제 위치에 있게 된 이후에 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)안에 배치된다. 최상부 섹션(176)이 저부 섹션(178)에 커플링되는 경우, O-링(222) 및 워셔(224)는 인젝테이트가 노즐 디스크(208) 주위에 유입되는 것을 방지한다.
디스크 필터(228)는 O-링(222) 및 워셔(224) 위에 있는 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)내에 위치된다. 상기 필터(228)는 정면(230), 후방면(232), 평탄한 외주 에지(234), 및 상기 필터(228)내에 형성된 복수의 어퍼처들(도시되지 않음)을 갖는 대체로 디스크 형상의 요소를 가진다. 상기 필터(234)가 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)내에 적절히 위치되는 경우, 상기 외주 에지(234)는 워셔(224)내의 작은 홈(226)과 맞물린다. 작동 시, 인젝테이트는 노즐들(216)에 들어가기 이전에 액체 인젝테이트내의 미립자를 제거하기 위해서 필터(228)의 어퍼처들을 통과한다.
필터(228)가 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)내에 설치되는 경우, 제 2 O-링(238)은 상기 O-링(238)이 필터(228)의 최상면(234)상의 외주 에지(234)와 맞물리도록 필터(228) 위에 있는 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)내에 위치된다. 상기 O-링(238)이 설치된 후, 저부 섹션(178)은 주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)상으로 나사결합되고 손으로 죄어진다(hand tighten). 이에 따라, 주입 실행 동안에, 들어오는 인젝테이트는 최상부 섹션(176) 또는 저부 섹션(178) 중 어느 하나에 존재할 수 있는 스레딩, 홈 또는 피팅(pitting) 중 어느 것에도 접촉하지 않게 된다.
또한, 잔여 인젝테이트가 나사결합된 연결부내에 포획되거나 그것을 통과하지 않기 때문에, 유체 오염에 대한 위험성이 감소된다. 또한, 산성 상태들(세정 유체 또는 인젝테이트)에 노출된 나사부 또는 홈들이 쉽게 피팅(pitting)되거나 녹슬게 되기 때문에, 이러한 주입 헤드(172)의 구성은 주입 헤드(172)의 유효 수명을 증가시킬 수 있다.
O-링들(222, 238)은 Dupont 사 또는 그 라이센스에 의한 상표 TEFLON 하에서 판매되고 있는 물질, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), 실리콘, 고무와 같은 물질, 또는 주입 헤드(172)의 내부 구성요소들을 제자리에 시일링할 뿐만 아니라, 주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)상에서 저부 섹션(178)을 시일링하기 위한, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 물질로 구성될 수 있다. 당업자라면, 주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176) 및 저부 섹션(178)은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 수단에 의해 함께 제거가능하게 시일링될 수 있다는 것도 이해할 수 있을 것이다.
잠시, 도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 최상부 섹션(176)의 최상면(184)이 장치(30)의 최상부(130) 안으로 연장되거나 향하도록, 주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)이 장치(30)에 장착되어 있다. 최상부 섹션(176)의 저부면(182)은 주입 챔버(56) 안으로 연장된다. 이에 따라, 주입 헤드(172)의 저부 섹션(178)은 주입 챔버(56) 안으로부터 최상부 섹션(176)에 제거가능하게 부착된다.
액체 인젝테이트가 뿜어져 나오거나(spray), 그렇지 않으면 장치(30)의 최상부(130)에 들어가는 것이 방지하기 위해서, 최상부 섹션(176)은 최상부 섹션(176)과 주입 챔버(56)의 교차부에서 그 외측면(180)의 외주 주위를 따라 완전히 시일링된다. 최상부 섹션(176)은 기계 스크루들 및/또는 O-링, 또는 최상부 섹션(176)의 주변부 주위를 따라 주입 챔버(56)를 시일링할 수 있는 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 기계적 시일링 장치를 포함할 수 있는 시일링 기구(240)에 의해 제자리에 시일링된다. 이러한 방식으로, 주입 헤드(172)는 주입 실행 동안에 정지해 있다. 하지만, 이러한 구성에서, 최상부 섹션(176)은 유지보수 목적들을 위해, 또는 주입 헤트의 타입 및 크기를 변화시키기 위해 장치(30)로부터 제거될 수 있다.
주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 제자리에 제거가능하게 시일링될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 주입 헤드가 주입 챔버(56)내에서 높이가 조절될 수 있도록 하는 방식으로, 주입 헤드(172)가 제거가능하게 시일링될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 주입 헤드(172)의 최상부 섹션(176)이 영구적으로 용접될 수 있거나, 그렇지 않으면 장치(30)에 부착될 수 있다.
당업자는, 식품 대상물의 무바늘 주입을 제공하기 위해 노즐들(216)의 유출구에서 적절한 유체 압력이 달성될 수만 있다면, 주입 헤드(172)가 여하한의 형상 또는 크기로 되어 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 주입 헤드(140)는, 원통형 형상 보다는, 주입 헤드의 여하한의 표면내에 어퍼처들 및 베어링 노즐들을 갖는 둥근 형상 또는 대체로 튜브형일 수 있다.
다음, 도 6 이외에도 도 9를 참조하면, x-y 구동 시스템(246)이 예시되어 있다. x-y 구동 시스템(246)은 주입 챔버(56) 밑에 위치되며 기계의 측면들(34, 36, 38, 40) 중 어느 것의 유지보수 개구부들 중 어느 것을 통해 접근될 수 있다. x-y 구동 시스템(246)은 주입 챔버(56) 밑으로부터 주입 챔버내에서 셔틀(175)을 이동시키므로, 주입 챔버(56)내의 부분들을 이동시킬 필요가 없다. x-y 구동 시스템(246)은 테이블(248), 및 장치(30)의 좌측면 및 우측면(38, 40)상에서 상기 테이블(248)에 각각 장착되며, 장치(30)의 정면(34)으로부터 후방면(36)으로 연장되는 2개의 평행한 트랙들(250)을 포함한다. 또한, 모터(254) 및 구동 벨트(256)를 포함하는 제 1 구동 시스템(252)도 상기 테이블(248)에 장착된다.
x-y 플랫폼(258)은 상기 평행한 트랙들(250)에 이동가능하게 장착되어, 장치(30)의 좌측면(38)으로부터 우측면(40)으로 연장된다. 장치(30)의 좌측면(38)으로부터 우측면(40)으로 연장되는 2개의 평행한 트랙들(260)이 x-y 플랫폼(258)에 장착된다. 모터(264) 및 구동 벨트(266)을 포함하는 제 2 구동 시스템(262) 또한 x-y 플랫폼(258)에 장착된다. x-y 구동 플레이트(268)(도 6에 가장 잘 도시됨)는 평행한 트랙들(260)에 이동가능하게 장착된다.
큰 원주부와 그 보다 작은 원주부간의 전이(transition)가 어깨부(shoulder)(330)를 형성하도록, 지지 컬럼들(support columns)(270)들은 일반적으로 다른 하나보다 더 작은 원주를 갖는 일 단부를 구비한 원통형 형상이다. 각각의 지지 컬럼(270)의 큰 원주부들은 x-y 구동 플레이트(268)에 장착된다. 2개의 대향하는 측면들 중 하나상에 어퍼처들(332)을 갖는 플레이트(272)는, 상기 플레이트(272)내의 각각의 어퍼처(332)가 각각의 지지 컬럼(270)의 보다 작은 원주부를 각각 슬라이딩가능하게(slidably) 수용하고 상기 플레이트가 지지 컬럼들(270)의 어깨부들(330)상에 놓일 수 있도록, 지지 컬럼들(270)에 의해 운반(carry)된다. 복수의 자석들(274)이 플레이트(272)상에 부착되며, 주입 챔버(56)내에 위치된 셔틀(175)상의 자석들(177)과 실질적으로 동일한 구성으로 상기 플레이트(272)상에 배치된다.
플레이트(272)상의 자석들(274)과 셔틀(175)상의 자석들(177)간의 자기 인력에 의해, 상기 플레이트(272)가 주입 챔버(56)의 저부에서의 슬로프(slope), 주입 챔버(56)의 저부에서의 비평탄성들(irregularities)을 고려(account for)하도록 하고, 및/또는 x-y 구동 시스템(246)이 작동하고 있는 경우에, 주입 챔버(56)의 저부와 x-y 구동 시스템(246)간의 오정렬들을 고려하도록 하는 방식으로, 상기 플레이트(272)는 지지 컬럼들(270)의 단부와 어깨부들(330) 사이에서 지지 컬럼들(270)을 따라 수직으로 슬라이딩한다.
주입 실행 동안에, 제 1 구동 시스템(252)은 x-y 플랫폼(254)을 이동시키므로, 거기에 부착된 자석들(274)을 갖는 플레이트(272)를, 미리프로그램된 특정한 주입 패턴에 따라, 또는 달성될 사전결정된 주입 효과에 따라, 장치(30)의 정면(34)으로부터 장치(30)의 후방면(36)으로 위치된 여하한의 위치로 이동시킨다. 이와 동시에, 제 2 구동 시스템(262)은 x-y 구동 플레이트(268)를 이동시키며, 이는 거기에 부착된 자석들(274)을 갖는 플레이트(272)를, 미리프로그램된 특정한 주입 패턴에 따라, 또는 달성될 사전결정된 주입 효과에 따라, 장치(30)의 좌측면(38)으로부터 장치(30)의 우측면(40)으로 위치된 여하한의 위치로 이동시킨다. 이에 따라, 플레이트(272)는 어떠한 방향으로도, 또한 장치(30)내의 여하한의 x-y 위치로 이동될 수 있다.
따라서, 주입 실행 시, 주입 챔버(56)내의 셔틀(175)상의 자석들(177)은 플레이트(272)에 부착된 자석들(274)과 매칭되도록 정렬된다. 플레이트(272)는 자기 인력에 의해 셔틀(175)을 주입 챔버내의 여하한의 위치로 구동시킬 것이다.
주입 챔버(56)내의 주입 대상물을 이동시키기 위해서, 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 구동 또는 위치설정 기구가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이는 서보 모터-리드 스크루 타입 구동(servo motor-lead screw type drive)와 같은 여하한의 선형 위치설정 시스템 뿐만 아니라, 당업자에게 공지되어 있는 회전식(rotary) 또는 비선형 자동화 위치설정 시스템도 포함한다.
다시 도 1 및 도 2를 보면, 장치(30)의 저부내에 위치된 장비 격실(276)이 예시되어 있다. 상기 장비 격실(276)은, 상기 장치(30)내에서 요구되는 여하한의 전기적 및 기계적 장비를 위치시키기 위해 상기 장치(30)내에 포함된다. 장비 격실(276)은 장치(30)의 저부(44)를 따라 정면(34)으로부터 후방면(36)으로, 또한 우측면(40)으로부터 좌측면(38)으로 연장된다.
펌프(160) 및 장치(30)에 요구되는 여하한의 압축된 공기 구동 장비에 압축된 공기를 공급하기 위해서, 공기 압축기(278), 압축된 공기 탱크(280), 및 공기 압력 조절기(282)가 장비 격실(276)내에 장착된다. 대안적인 실시예들에서, 상기 장치(30)에는 내부 공기 압축기(278)가 공급되지 않을 수도 있다. 이들 실시예들에서는, 외부 압축 공기원이 필요한 압축 공기를 장치(30)에 공급하기 위해서 사용되며, 장치(30)의 후방면(36)내에 형성된 입력 포트를 통해 상기 장치(30)로 연결되므로, 압축 공기 탱크(280)에 직접 연결된다.
또한, 공기 조화 시스템(126)과 함께 사용되는 압축기(286) 및 제어기(52)가 장비 격실(276)내에 위치된다. 또한, 장치(30)의 작동에 필요한 여하한의 장비가 상기 장비 격실(276)내에 포함될 수 있다. 또한, 공기 펌프(160), 물 저장소(144), 밸브들(146, 148, 154, 166, 또는 194) 및 그와 연관된 여하한의 파이핑과 같이, 장치(30)의 최상부(130)내에 하우징된 여하한의 장비가 장치(30)의 치수 및 공간 요건들에 따라 장치 격실(276)내에 선택적으로 위치될 수 있다. 또한, 대안적으로, 장비 격실(276)내에 하우징된 여하한의 장비는, 장치(30)의 치수 및 공간 요건들에 따라, 장치(30)의 최상부(130)내에, 또는 장치(30)내의 여하한의 위치에 위치될 수 있다.
최종적으로, 도시된 장치(30)는 대체로 직사각형의 하우징이지만, 당업자라면, 상기 장치(30)는 공공 기관에서 상기 장치(30)를 수용하기 위해 요구되는 여하한의 크기, 형상, 또는 치수로 구성될 수 있다는 것도 이해할 수 있을 것이다. 이에 따라, 본 발명의 보다 넓은 견지와 모순되지 않는다면, 상기 장치(30)는 의도되는 여하한의 위치에서 기존의 공간으로 피팅되도록 주문 생산(custom-size)될 수 있다.
본 발명은, 식품 대상물에 인젝테이트 유체를 순식간에 또한 무바늘로 주입하기 위해서 실질적으로 균일한 고압의 주입 버스트들을 이용하는 방법을 포함한다는 것을 알 수 있다. 이러한 방식으로, 대상물의 외부면들에 대한 손상이 최소화된다. 또한, 본 발명은, 주입 대상물의 외부면들을 크게 손상시키지 않으면서, 주입 대상물에 맛, 색깔, 방부제, 바인더(binder), 식물 추출물, 비타민, 미네랄, 항-미생물 용액 및/또는 연화제를 무바늘로 첨가하기 위해서 충분한 압력의 실질적으로 균일한 고압의 주입 버스트들을 이용하여 대상물에 주입 유체를 순식간에 전달하는 방법을 포함한다.
이에 따라, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 무바늘 주입 장치(30)의 작동이 설명될 것이다. 먼저, 작업자는 물 입력 포트(123)에 물 공급 라인을, 전기 입력 포트에 전력 라인을, 장치(30)의 후방면(36)에 압축 공기 라인(내부 공기 압축기(278)가 존재하지 않는 경우)을 부착할 것이다.
(액체 인젝테이트를 담는) 인젝테이트 파우치들은 장치(30)안으로 로딩되며 트레이들(132)의 각각에 존재하는 신속-연결 피딩부들(140)에 연결된다. 인젝테이트 파우치들(134)은 장치(30)안으로 로딩되기 이전에 적절한 온도로 냉장되는 것이 바람직하다. 또한, 장치(30)가 플러그 인(plug in)될 때마다, 공기 조화 시스템(126)이 운전되고 있을 것이며, 장치(30)의 최상부(130) 및 그 안에 저장된 여하한의 인젝테이트 파우치들(134)을 적당한 온도로 유지하고 있을 것이다. 이러한 방식으로, 주입 실행을 수행하고 있지 않은 경우에도, 장치(30)는 실행들 간의 적절한 온도에서 액체 인젝테이트를 저장하기 위해 플러그 인 된 채로 유지될 수 있다.
주입 실행을 초기화하기 위해서, 작업자는 제어 패널(47)상에 위치된 버튼(48)을 이용하여 장치(30)를 턴 온(turn on)한다. 그 후, 작업자는 터치 스크린(50)상에 표시된 프롬프트들(prompts)에 따르며, 장치를 제어하는 주입 실행 공정 파라미터들을 입력한다. 이러한 파라미터들은 식품 타입, 식품의 두께, 원하는 인젝테이트 파우치(들)(또는, 위치되는 트레이 개수(들)), 뱃치 크기(batch size), 주입 압력, 주입 버스트의 지속성, 주입 버스트들간의 간격, 주입들의 타이밍, 공기 펌프(160)의 출력 압력, 셔틀(175)의 이동, 또는 주어진 주입 실행 동안에 필요한 여하한의 정보를 포함하나 이것으로 제한되지 아니한다. 이들 파라미터들은 기계에 의해 달성될 요구되는 주입 효과에 따라 가공 실행 중에 조정될 수 있다.
대안적으로, 작업자는 제어기(52)로부터 주어진 주입 대상물에 대한 또는 주어진 주입 효과에 대한 공정 변수들의 저장된 세트를 검색(retrieve)하기 위해 터치 스크린(50)을 이용할 수 있다. 미리프로그램된 공정 변수들은 주입 압력, 주입 버스트들의 지속성, 주입 버스트들간의 간격, 주입들의 타이밍, 공기 펌프(160)의 출력 압력, 셔틀(175)의 이동, 또는 주어진 타입의 대상물을 주입하는데 필요한 여하한의 정보의 제어를 포함한다.
유체 작동부(300)의 일부분으로서, 레벨 센서(146)(도 10에 예시되어 있음)에 의해 표시되는 미리결정된 레벨 이하로 수위가 떨어진 경우, 주입 실행 동안에 물 보충 밸브(148)를 통해 물 저장소(144)에 자동으로 보충하도록, 제어기(52)가 프로그램될 수 있다. 이에 따라, 작업자가 개입되지 않아도 물 저장소(144)내에는 고수위가 유지될 수 있을 것이다. 대안적으로, 물 저장소(144)의 수위가 낮아진 경우, 터치 스크린(50)은 작업자에게 레벨이 낮다는 것과 제어기(52)를 이용하여 자동으로 인젝테이트 유체를 보급(refresh)할 것을 표시할 수 있다. 또한, 작업자가 장치(30)의 작동을 정지시킬 수 있으며, 수동으로 물 저장소(144)를 재충전할 수 있다.
작업자는 주입 챔버(56)내에 주입 셔틀(175)을 배치시켜, 거기에 부착된 자석들(177)이 x-y 구동 시스템(246)상의 플레이트(272)에 부착된 자석들(274)과 정렬된다. 그 후, 캐리어 트레이(179)는 대상물에 관한 원하는 주입 효과를 달성하기 위해 요구되는 위치에서 셔틀(175)상에 배치된 후, 주입 대상물이 캐리어 트레이(179)상에 배치된다.
주입 실행을 시작하기 위해서, 주입 챔버(56)상의 도어들(58)이 폐쇄된다. 장치(30)의 안전 도어 작동부(302)의 일부분으로서, 주입 챔버(56)상의 도어들(58)은 제어기(52)와 인터록킹(interlock)된 센서(284)를 포함한다. 도어들(58)이 개방되어 있는 경우, 제어기는 주입 실행이 초기화되는 것을 허용하지 않을 것이다.
작동 시, 선택된 인젝테이트 파우치들(134) 중 1이상으로부터의 액체 인젝테이트는, 선택된 트레이들(132)의 각각의 개구부들(138)들을 통해 인젝테이트 제어 밸브들(154)로 각각 유동할 것이다. 그 후, 인젝테이트가 라인(156)을 통해 혼합 매니폴드(158)로 유동하도록 하기 위해서, 인젝테이트 제어 밸브들(154)이 개방된다. 또한, 원한다면, 인젝테이트를 희석하기 위해서 물 저장소(144)로부터의 물이 혼합 매니폴드로 유동할 것이다.
또한, 장치(30)의 유체 작동부(300)의 일부분으로서, 온도 센서(147)는 수온을 제어기(52)로 전달한다. 수온이 미리결정된 작동 온도보다 더 높은 경우, 터치 스크린(50)상에 온도 경고등이 표시될 것이며, 제어기(52)는 주입 버스트 제어 밸브(166)가 개방되는 것을 방지할 것이다. 이런 일이 발생한다면, 작업자는 공기 조화 시스템(126)이 물을 적당한 온도까지 냉각시켜 경고등이 사라질때까지 기다려야만 한다. 또한, 신속한 냉각을 위해, 얼음 조각들이 물 저장소(144)에 첨가될 수 있다. 경고들이 주입 실행 동안에 나타나는 경우, 실행중인 프로그램은 종료될 것이다; 하지만, 물 공급부가 적당한 온도로 냉각되고 경고들이 사라질때까지 추가적인 사이클들이 초기화될 수 없다.
인젝테이트 제어 밸브들(154) 및 물 제어 밸브(146)의 제어 및 타이밍은 식료품안으로 주입될 액체의 최종 조성에 영향을 줄 것이다. 그러므로, 장치(30)의 유체 작동부(300)의 일부분으로서, 미리결정된 인젝테이트 조성을 달성하기 위해서, 제어기(52)에 의해 인젝테이트 제어 밸브들(154) 및 물 제어 밸브(146)의 제어 및 타이밍이 제어된다.
당업자라면, 주어진 실행 동안에 주어진 식품 대상물이 1이상의 주입 버스트들을 요구할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, "혼합된 인젝테이트"의 조성은, 달성될 원하는 주입 효과에 따라, 주입 버스트로부터 주입 버스트로, 또는 주입 버스트 동안에, 인젝테이트 제어 밸브들(154)의 타이밍 및 제어를 변화시킴으로써 변경될 수 있다.
혼합된 인젝테이트는 펌프 공급 라인(162)을 통해 혼합 매니폴드(158)를 빠져나가고, 주입 펌프(160)의 저압력 쪽으로, 또한 장치(30)의 최상부(130)내에서 유동한다. 공기 펌프(160)는 고압 라인(164)을 통해 인젝테이트를 주입 버스트 제어 밸브(166)로 펌핑한다.
장치의 공기 작동부(304)의 일부분으로서, 도 10에 예시된 바와 같이, 유체의 출력 압력은 압력 센서(170)로부터 제어기(52)로 전달된다. 요구되는 주입 압력이 얻어지지 않았다면, 제어기(52)는, 펌프(160)로의 공기 압력 유동을 변화시키기 위해서, 펌프의 출력 압력이 요구되는 또는 미리프로그램된 주입 압력에 도달했을 때까지, 공기 압력 조절기(282)를 조정함으로써 자동으로 응답한다. 대안적인 실시예들에서, 작업자는 터치 스크린(50)을 통해 펌프(160)로의 공기 유동을 수동으로 조정하도록 허용될 수 있다. 바람직한 실시예에서는 공기 작업부(304)의 자동 제어가 포함되지만, 자동 제어는 선택적이다.
공기 작동부의 자동 제어에 대한 대안예가 도 11에 예시되어 있다. 미리설정된 일련의 조절기들(167a, 167b, 167c) 및 밸브들(169a, 169b, 169c)은 압축 공기 탱크(280)로부터 펌프(160)로의 공기 유동을 조절함에 따라, 3개의 사전결정된 주입 압력들간의 펌프(160)의 출력 압력을 변화시키기 위해 사용된다. 터치 스크린(50)을 이용하여, 작업자가 식품 대상물의 두께 및 타입을 입력하는 경우, 제어기(52)는 그 연관된 조절기(167a, 167b, 167c)로 압축 공기의 유동을 지향시키는 대응하는 밸브(169a, 169b, 또는 169c)를 반응적으로 활성화(responsively activate)시켜, 사전결정된 공기 유동 속도가 펌프(160)에 공급되게 한다. 이는 펌프(160)가 특정 활성 밸브에 대응하는 사전결정된 출력 압력에서 인젝테이트를 전달하도록 한다. 도 11에는, 3개의 미리설정된 압력 조절기들(167a, 167b, 167c) 및 밸브들(169a, 169b, 169c)이 예시되어 있지만, 펌프(160)의 사전결정된 출력 압력들의 여하한의 개수에 대응하는 여하한의 개수의 미리설정된 조절기들 및 밸브들이 사용될 수 있다.
선택적으로, 온도 센서(168)는 인젝테이트 온도를 제어기(52)에 전달한다. 온도가 너무 높은 경우, 온도 경고등이 터치 스크린(50)상에 나타날 것이며, 제어기(52)는 주입 버스트 제어 밸브(166)가 개방되는 것을 방지할 것이다. 이러한 일이 생기는 경우, 작업자는 공기 조화 시스템(126)이 적당한 온도로 인젝테이트를 냉각시키고 경고등이 사라질때까지 기다려야만 한다. 실행 중에 경고등이 나타난 경우, 실행중인 프로그램이 종료될 것이다; 하지만, 인젝테이트가 적당한 온도로 냉각되고 경고등이 사라질때까지 추가적인 사이클들이 시작되지 않을 수 있다.
인젝테이트가 적당한 온도에 있는 경우, 인젝테이트 제어 밸브(166)는 주입 헤드(172)로의 유동을 위해 인젝테이트를 지향시키도록 개방된다. 그 후, 주입 버스트들은 미리프로그램된 또는 이전에 입력된 공정 파라미터들과 연계하여 발생되며, 셔틀 작동부(306)의 일부분으로서 x-y 구동 시스템(246)의 이동과 완전히 동기화된다.
이에 따라, (캐리어 트레이(179)상에 위치된) 주입 대상물은 주입 헤드(172)에 대해 이동되고 원하는 결과들에 따라 주입된다. 셔틀(175) 및 캐리어 트레이(179), 따라서 주입 대상물은, 원하는 주입 효과에 따라, 주입 버스트 동안에 이동될 수 있거나, 주입 버스트들 사이에서 이동될 수 있다. 따라서, 대상물이 제자리에 있는 경우, 전달될 유체가 주입 헤드(172)상의 노즐들(216)을 통해 대상물에 전달되도록 주입 버스트 제어 밸브(166)가 개방된다. 주입 버스트가 완료된 후, 주입 버스트 제어 밸브(166)는 폐쇄된다. 주입 대상물은 원하는 결과들을 달성하는데 필요한 만큼의 주입 버스트들을 수용할 수 있다.
주입 헤드(172)내의 여하한의 공기 형성을 완화하기 위해서, 공기 해제 포트(192)에 연결된 빠르게-작동하는 솔레노이드 밸브(194)가 주입 실행 동안에 주기적으로 개방된다. 밸브(194)가 주어진 간격으로 개방되도록 프로그램되지 않은 경우, 작업자는 터치 스크린(50)을 사용하여 밸브(194)를 주기적으로 개방할 수 있다. 공기 해제 포트(192)를 빠져나가는 여하한의 인젝테이트는 배수로(195)를 통해 장치(30)로부터 배수 포트(124)를 통해 유동한다.
주입 챔버(56)내에 유입된 과도한 인젝테이트는 배수구(171)를 통해 또한 장치(30)로부터 배수 포트(124)를 통해 유동한다. 배수 펌프가 제공되는 경우, 제어기(52)는 주입 챔버(56)내의 과도한 인젝테이트 형성을 회피하기 위해서, 펌프를 자동으로 턴 온 및 턴 오프할 것이다.
주어진 대상물에 대한 모든 주입 버스트들이 전달된 후, 작업자는 주입 챔버(56)상의 도어들(58)을 개방시키고 주입된 식품 대상물을 제거할 수 있다. 본 명세서에서 서술된 방식으로, 식품 대상물로의 액체 인젝테이트의 완전하고 균일한 주입은, 주입 대상물의 타입에 따라 순식간에(in a manner of seconds) 행해진다. 본 발명의 주입 실행의 순간적인 성질은, 장치가 식품 배달의 타이밍이 중요한 레스토랑 또는 카페에서 유용하게 사용될 수 있게 한다.
세정 작동부(308)의 일부분으로서, 각각의 주입 실행 사이에, 주입 헤드(172), 주입 노즐들(216), 및 그와 연관된 밸브들 및 라인들은 물 저장소(144)로부터 물로 헹구어질 수 있다. 주입 챔버(56)는 세정 노즐들(174)을 이용하여 수로(153)로부터 전환된 물로 헹구어진다. 하지만, 타이머(290)에 의해 설정된 특정화된 작업 시간 이후에, 터치 스크린(50)은 세정 사이클을 실행시키도록 작업자를 자동으로 프롬프트할 것이다. 특정화된 시간 주기는 4시간인 것이 바람직하다.
또한, 주입 실행들 사이에, 또한 기계를 셧 다운하기 이전에, 터치 스크린은 세정 사이클을 초기화하는 제어부, 예컨대 스위치 또는 버튼을 포함할 것이다. 그런 후, 작업자는 나타낸 프롬프트들을 따라 장치를 세정 및 살균할 것이다. 장치(30)가 셧 다운되기 이전에 세정 장치가 실행되지 않은 경우, 장치(30)가 재시작되는 때를 터치 스크린(50)상에 나타낼 것이다.
세정 사이클 중에, 작업자는 물 저장소(144)에 들어가는 물 공급부를 세정 노즐들(174)로 전환시키기 위해서, 터치 스크린(50)을 사용하여 세정 밸브(145)를 개방하도록 프롬프트된다. 선택적으로, 세정 용액은 외부 물 공급부와 함께 물 입력 포트(123)를 통해 장치(30)로 공급된다. 하지만, 세정 용액은 당업자에게 공지되어 있는 여하한의 방식으로 물 입력 포트(123)에 공급될 수 있다. 그 후, 주입 챔버(56)의 도어들(58)이 폐쇄되고 시일링되며, 작업자는 터치 스크린(50)을 통해 세정 사이클을 시작한다. 세정 사이클이 완료되면, 주입 챔버(56)내의 도어들(58)이 개방되고, 추가 주입 실행들이 행해질 수 있다.
또한, 세정 작업은, 주입 헤드(172)를 제거하는 단계, 및 필터, O-링, 워셔, 노즐 디스크, 및 노즐들의 수동 세정을 위해 상기 헤드를 분해(disassembling)하는 단계를 포함할 수 있다.
그러므로, 본 발명은, 식품 대상물의 완전하고 균일한 주입이 순식간에(in a matter of seconds) 행해지면서, 1이상의 타입의 액체 식품 첨가제가 시일링된 챔버 또는 격실내에서 식품 대상물에 개별적으로 및/또는 동시에 전달되는, 식품 대상물을 무바늘로 주입하는 무바늘 주입 장치 및 방법을 제공한다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 무바늘 주입 장치 및 방법은, 시일링된 챔버내에서 주입 공정을 전체적으로 에워싸여 있고, 또한 주입 노즐들이 식품 대상물에 접촉하거나 바로 인접하여 배치될 필요가 없으므로, 오염을 최소화한다.
더욱이, 본 발명은 컨베이어 시스템들이나 큰 생산 장비가 불필요하거나 매우 고가인 작업 영역들에서 사용하기에 효율적이고 콤팩트한, 식품 대상물을 주입하는 무바늘 주입 장치 및 방법을 제공한다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명은 독특하게 맛을 내거나, 그렇지 않으면, 각각의 식품 대상물 사이에서 헹굼 또는 세정될 수 있는 독립적으로 조작가능한 장치(stand-alone device)에서 식품 대상물을 향상시키는 방법을 제공한다. 본 발명은, 전체 생산 라인 또는 전체 레스토랑 작업의 "셧-다운"을 필요로 하지 않고도, 후속하는 주입 실행들 동안에 새로운/상이한 식품 대상물, 또는 새로운/상이한 맛의 조합이 주입될 수 있게 한다.
본 발명의 예시적인 실시예가 특정 실시예들 및 그 적용예들을 참조하여 도시되고 설명되었지만, 보통의 당업자라면, 본 명세서에 서술된 바와 같이, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서, 본 발명의 다양한 변화, 수정 또는 변경이 행해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이러한 변화, 수정, 및 변형 모두는 본 발명의 범위내에 존재하는 것으로 나타내어야 한다.

Claims (46)

  1. 대상물에 액체를 무바늘로 주입하는 장치에 있어서,
    유입부 및 유출부를 포함하여 이루어지는 주입 구성요소;
    상기 주입 구성요소의 상기 유입부와 유체 연통하는 복수의 액체 소스들(liquid sources); 및
    상기 주입 구성요소의 상기 유입부에 대해 상기 대상물을 이동시키는 셔틀 기구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입 구성요소의 상기 유출부는 오리피스를 갖는 1이상의 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입 구성요소는 상기 유입부와 상기 유출부 사이에 제거가능하게 위치된 필터 요소를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 셔틀 기구는,
    제 1 구동원, 및 제 1 축선을 따른 이동을 위한, 상기 제 1 구동원에 효율적으로 커플링된(operatively couple) 제 1 구동 테이블; 및 제 2 구동원, 및 제 2 축선을 따른 이동을 위해 제공되는, 상기 제 1 테이블에 효율적으로 커플링된 제 2 구동 테이블을 포함하여 이루어지는 x-y 구동 유닛; 및
    상기 주입 구성요소의 상기 유입부에 대해 상기 대상물을 직각으로(orthogonally) 이동시키는, 상기 제 2 구동 테이블에 효율적으로 커플링된 캐리어 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    사전결정된 온도에서 상기 액체 소스들의 각각을 유지하는 냉장 구성요소를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셔틀 기구의 전체 또는 일부분, 및 상기 주입 구성요소의 상기 유출부를 시일링가능하게 에워싸는 주입 챔버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주입 장치.
  7. 전체적으로 에워싸여진 주입 장치에 있어서,
    시일링된 주입 챔버;
    유입부, 및 상기 주입 챔버내에 제거가능하게 시일링된 배출부를 포함하는 매니폴드 헤드(manifold head);
    상기 매니폴드 헤드의 상기 유입부와 유체 연통하는 1이상의 액체 소스;
    상기 주입 챔버내에서 이동가능하게 배치되고 상기 매니폴드 헤드의 상기 배출부로부터 이격되어 있는 캐리어 구성요소; 및
    상기 매니폴드 헤드의 상기 배출부에 대한 상기 주입 챔버내의 상기 캐리어 구성요소의 이동을 위해서, 상기 시일링된 주입 챔버의 외부에 있으며 상기 캐리어 구성요소에 자기적으로 커플링된 x-y 구동 기구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주입 챔버는 1이상의 세정 노즐을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 매니폴드 헤드는 배출 어퍼처, 및 상기 주입 헤드의 상기 배출 어퍼처와 유체 연통하는 1이상의 밸브를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 매니폴드 헤드의 상기 배출부는 오리피스를 갖는 1이상의 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 매니폴드 헤드는 상기 캐리어 구성요소에 대해 정지해 있는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    사전결정된 온도에서 상기 액체 소스를 유지하는 냉장 구성요소를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 액체 소스들의 각각과 유체 연통하는 저압 유입구, 및 상기 매니폴드 헤드의 상기 유입부와 유체 연통하는 고압 유출구를 갖는 펌프를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    터치 스크린 및 제어기를 포함하는 제어 시스템을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  15. 식품 대상물에 액체를 주입하는 콤팩트한, 전체적으로-에워싸여진 장치에 있어서,
    주입 격실;
    상기 주입 격실 안으로 연장된 복수의 배출 오리피스들 및 유입구를 포함하여 이루어지는 정지 주입 구성요소;
    상기 식품 대상물을 지지하기 위해 상기 주입 구성요소의 상기 배출 오리피스들의 각각으로부터 이격된 캐리어 요소를 포함하여 이루어지고, 상기 캐리어 요소는 상기 주입 격실내에서 상기 배출 오리피스들에 대해 이동가능하며, 상기 장치의 작동시, 상기 식품 대상물은 상기 배출 오리피스들의 각각으로부터 이격되고; 및
    상기 주입 격실 외부에 위치된 x-y 구동 구성요소를 포함하여 이루어지고, 상기 x-y 구동 구성요소는 상기 캐리어 요소에 대해 자기적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 매니폴드 헤드는 배출 어퍼처, 및 상기 주입 헤드의 상기 배출 어퍼처와 유체 연통하는 1이상의 밸브를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 주입 구성요소는 액체 유입구, 액체 유출구, 및 상기 액체 유입구 및 상기 액체 유출구를 연결하는 액체 통로를 갖는 필터 조립체를 더 포함하여 이루어지고, 상기 필터 조립체는 상기 주입 구성요소의 상기 유입구와 맞물리는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 주입 구성요소의 상기 유입구와 유체 연통하는 복수의 액체 소스들을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 액체 소스와 유체 연통하는 저압 유입구 및 상기 주입 구성요소의 상기 유입구와 유체 연통하는 고압 유출구를 갖는 펌프를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 전체적으로 에워싸여진, 콤팩트한 주입 장치에 있어서,
    액체를 보유하는 복수의 컨테이너들;
    상기 컨테이너들의 각각과 유체 연통하는 유입구 및 유출구를 갖는 혼합 매니폴드;
    상기 혼합 매니폴드의 상기 유출구와 유체 연통하는 저압 유입구 및 고압 유입구를 갖는 펌프;
    복수의 노즐들을 포함하는 배출부, 및 상기 펌프의 상기 유출구와 유체 연통하는 유입구를 포함하여 이루어지는 주입 헤드;
    시일링된 주입 챔버를 포함하여 이루어지고, 상기 주입 챔버는, 상기 배출부 및 상기 노즐들의 각각이 상기 주입 챔버안으로 연장되도록 상기 주입 헤드의 상기 배출부를 시일링가능하게 에워싸며;
    주입 대상물을 운반하기 위해 상기 주입 헤드의 상기 배출부쪽으로 향해 있는 제 1 표면 및 상기 배출부로부터 멀리 향해 있는 제 2 표면을 갖는, 상기 주입 챔버내에 이동가능하게 위치된 셔틀 구성요소;
    주입 챔버 외부에 있는 x-y 구동 기구를 포함하여 이루어지고, 상기 x-y 구동 기구는 상기 주입 챔버내에서 상기 주입 헤드에 대해 상기 셔틀 구성요소를 직각으로 구동시키는 상기 셔틀 구성요소의 상기 제 2 표면에 자기적으로 커플링되며;
    사전결정된 온도 범위내에서 상기 컨테이너들내에 액체를 보유하기 위한, 상기 주입 챔버의 외부에 있는 냉각 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입 장치.
  21. 대상물을 주입하는 방법에 있어서,
    액체를 보유하기 위해 복수의 소스들을 제공하는 단계;
    원하는 인젝테이트 조성을 달성하기 위해 상기 소스들 중 2이상으로부터 액체를 선택적으로 혼합하는 단계;
    1이상의 정지 주입 헤드에 고압으로 상기 인젝테이트 조성을 공급하는 단계;
    상기 인젝테이트 조성의 1이상의 일정한 고압 버스트를 상기 대상물에 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 대상물 주입 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 액체의 소스들의 각각을 사전결정된 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 혼합하는 단계는, 원하는 인젝테이트 조성이 달성될 때까지, 상기 액체의 소스들 중 1이상으로부터의 액체의 제어된 체적을 혼합 매니폴드에 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는, 1이상의 고압 펌프내에 원하는 인젝테이트 조성을 추출하고 상기 인젝테이트 조성을 고압으로 상기 주입 헤드에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는, 상기 인젝테이트 조성이 주입 헤드에 들어가는 경우, 상기 인젝테이트 조성을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 전달하는 단계는, 시일링된 주입 환경에서 1이상의 일정한 고압의 주입 버스트를 대상물에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    온도 센서를 이용하여 액체 소스들 중 1이상의 출력 유체 온도를 모니터링하는 단계;
    상기 출력 유체 온도가 사전결정된 작동 온도 이상이라는 것을 나타내기 위해 스크린상에 상기 온도 센서의 출력을 디스플레이(display)하는 단계; 및
    상기 출력 유체 온도가 사전결정된 작동 온도 이하가 될 때까지 상기 대상물에 주입 버스트들의 전달을 지연시키는 단계 중 1이상을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 주입 헤드의 유입구에서 상기 인젝테이트 조성의 압력을 모니터링하는 단계; 및
    사전결정된 주입 버스트 압력을 달성하기 위해, 상기 주입 헤드에 들어가는 상기 인젝테이트 조성의 압력을 조정하는 단계 중 1이상을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    주어진 주입 버스트에 대해 요구되는 주입 위치를 달성하기 위해, 주입 버스트들 사이에 주입 대상물과 상기 주입 헤드간의 상대 이동을 제공하는 단계; 및
    주입 대상물에 관한 사전결정된 주입 효과를 달성하기 위해, 주입 버스트 파라미터들과 주입 대상물의 이동을 동기화하는 단계 중 1이상을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  30. 제 21 항에 있어서,
    주어진 주입 실행에 요구되는 주입 효과를 달성하기 위해, 주입 버스트 중에 주입 대상물과 상기 주입 헤드간의 상대 이동을 제공하는 단계; 및
    주입 대상물에 관한 사전결정된 주입 효과를 달성하기 위해, 주입 버스트 파라미터들과 주입 대상물의 이동을 동기화하는 단계 중 1이상을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  31. 제 21 항에 있어서,
    상기 인젝테이트 소스들의 각각을 필터링하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  32. 대상물을 주입하는 방법에 있어서,
    복수의 액체 인젝테이트 소스들을 제공하는 단계;
    원하는 인젝테이트 조성을 달성하기 위해, 상기 액체 인젝테이트 소스들 중 1이상으로부터 액체 인젝테이트를 선택적으로 혼합하는 단계;
    1이상의 펌프내에 원하는 인젝테이트 조성을 추출하는 단계;
    상기 인젝테이트 조성을 고압으로 주입 헤드에 공급하고, 인젝테이트 조성이 주입 헤드에 들어가는 경우에 상기 인젝테이트 조성을 필터링하는 단계;
    시일링된 주입 환경에서 대상물에 상기 인젝테이트 조성의 1이상의 일정한 고압의 버스트를 전달하는 단계;
    주입 헤드에 대해 대상물의 상대 이동을 제공하는 단계; 및
    대상물에 관한 사전결정된 주입 효과를 달성하기 위해, 주입 버스트들의 압력, 간격, 지속성 및 타이밍과 상기 대상물의 이동을 동기화하는 단계를 포함하여 이루어지는 단계를 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 냉장 시스템을 이용하여 인젝테이트 소스들의 각각을 사전결정된 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 혼합하는 단계는, 원하는 인젝테이트 조성이 달성될 때까지, 상기 인젝테이트 소스들 중 1이상의 사전결정된 또한 제어된 체적을 혼합 매니폴드에 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  35. 제 32 항에 있어서,
    주어진 주입 버스트에 요구되는 주입 위치를 달성하기 위해, 주입 버스트들 사이에 주입 대상물과 상기 주입 헤드간의 상대 이동을 제공하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    주어진 주입 실행에 대해 요구되는 주입 효과를 달성하기 위해, 주입 버스트 중에 주입 대상물과 상기 주입 헤드간의 상대 이동을 제공하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 인젝테이트 소스들의 각각을 필터링하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 주입 헤드 및 상기 시일링된 주입 챔버를 세정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  39. 대상물을 주입하는 방법에 있어서,
    전체적으로 에워싸여진 주입 시스템을 제공하고 상기 전체적으로 에워싸여진 주입 시스템에 요구되는 공정 입력들을 연결시키는 단계;
    상기 주입 시스템내에 복수의 액체 인젝테이트 소스들을 공급하는 단계;
    원하는 인젝테이트 조성을 달성하기 위해, 혼합 매니폴드에서 상기 액체 인젝테이트 소스들을 혼합하는 단계;
    1이상의 펌프내에 원하는 인젝테이트 조성을 추출하는 단계;
    상기 인젝테이트 조성을 고압으로 주입 헤드에 공급하고, 상기 인젝테이트 조성이 주입 헤드에 들어가는 경우에 상기 인젝테이트 조성을 필터링하는 단계;
    시일링된 주입 챔버에서 상기 대상물에 상기 인젝테이트 조성의 1이상의 일정한 고압의 버스트를 전달하는 단계;
    주어진 주입 대상물에 공정 변수들을 저장하기 위한 제어기를 제공하는 단계; 및
    사전결정된 주입 결과를 달성하기 위해, 공정 변수들을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    원하는 인젝테이트 조성이 달성될 때까지, 혼합 매니폴드에 1이상의 인젝테이트 소스의 사전결정된 또한 제어된 체적을 추가하는 단계;
    원격으로 위치된 제어 패널과 링크(link)된 온도 센서를 이용하여 상기 인젝테이트 소스들 중 1이상의 온도를 모니터링하는 단계;
    상기 인젝테이트 온도가 요구되는 작동 온도 이상이라는 것을 터치 스크린에 나타내는 단계;
    출력 유체 온도가 요구되는 작동 온도 이하가 될 때까지 상기 대상물에 주입 버스트들의 전달을 지연시키는 단계;
    냉장 시스템을 이용하여 상기 인젝테이트 소스들의 각각을 사전결정된 온도로 냉각시키는 단계;
    원격으로 위치된 제어 패널에 링크된 압력 센서를 이용하여 상기 펌프의 출력 인젝테이트 조성 압력을 모니터링하는 단계; 및
    요구되는 주입 버스트 압력을 달성하기 위해, 상기 주입 헤드에 들어가는 상기 인젝테이트 조성의 압력을 조정하는 단계 중 1이상과;
    상기 주입 헤드로부터 포획된 공기를 주기적으로 해제시키는 단계;
    상기 주입 헤드에 대해 상기 주입 대상물을 이동시키는 단계;
    상기 대상물에 관한 사전결정된 주입 효과를 달성하기 위해, 상기 주입 버스트들의 압력, 간격, 지속성, 및 타이밍과 상기 주입 대상물의 이동을 동기화하는 단계; 및
    주어진 주입 실행 동안에 공정 변수들을 저장(saving)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  41. 제 39항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는, 상기 펌프의 유출구에서의 상기 유체의 압력이 상기 대상물에 관해 요구되는 주입 효과를 제공하는 것을 보장하기 위해, 상기 펌프에 전달된 공기 압력을 조정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 주입 시스템을 헹구는 단계; 및
    상기 주입 시스템을 세정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    작업자에 의해 제어가 활성화되는 경우에, 터치 스크린상에 헹굼 제어를 디스플레이하고, 헹굼 작업을 초기화하는 단계; 및
    작업자에 의해 제어가 활성화되는 경우에, 터치 스크린상에 세정 제어를 디스플레이하고, 세정 작업을 초기화하는 단계 중 1이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 주입 방법.
  44. 식료품을 맛내는 방법에 있어서,
    맛, 색깔, 연화제, 매리네이드, 비타민, 미네랄, 식물 추출물, 방부제, 지방, 오일, 물, 항-미생물 용액, 항-박테리아 용액, 약품, 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 원하는 액체 조성을 제공하는 단계;
    상기 식료품의 주입 동안에, 상기 식료품으로부터 이격된 1이상의 노즐을 갖는 무바늘 주입 장치를 제공하는 단계; 및
    상기 식료품의 표면을 침투(penetrate)하기 위한 충분한 압력에서 상기 액체 조성의 1이상의 일정한 압력 버스트를 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 식료품 맛내는 방법.
  45. 시일링된 주입 챔버내에서의 대상물의 제어된 이동을 위한 장치에 있어서,
    자기장을 발생시키는 복수의 구성요소를 포함하는 캐리어 요소를 포함하여 이루어지고, 상기 캐리어 트레이는 상기 주입 챔버내의 표면상에 이동가능하게 배치되고;
    상기 주입 챔버 외부의 제 1 구동원, 및 제 1 축선을 따른 전후 이동을 위해 상기 1 구동원에 효율적으로 커플링된 제 1 구동 테이블; 및
    상기 제 1 구동 테이블에 효율적으로 커플링된 제 2 구동원; 및
    상기 주입 챔버의 표면 외부에 있으며 그로부터 이격된 제 2 구동 테이블을 포함하여 이루어지고, 상기 제 2 구동 테이블은 제 2 의 대향하는 자기장을 생성하는 복수의 구성요소들을 포함하여 이루어지는 제 1 측면, 및 제 2 축선을 따른 전후 이동을 위해 상기 제 2 구동원상에 위치된 제 2 측면을 가지며;
    상기 제 2 구동 테이블은 상기 캐리어 요소에 자기적으로 커플링되며, 상기 제 2 구동 테이블은, 상기 주입 챔버의 표면의 상승(elevation)의 수직 변화들을 고려하기 위해서 상기 제 2 구동 테이블상에 수직으로 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 주입 대상물을 이동시키는 방법에 있어서,
    대상물을 이동가능하게 지지하기 위해 챔버내에 배치된 캐리어 요소를 제공하는 단계;
    제 1 구동원, 및 제 1 축선을 따른 이동을 위해 상기 제 1 구동원에 효율적으로 커플링된 제 1 구동 테이블을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 구동원 및 상기 제 1 구동 테이블은 상기 챔버의 외부에 위치되며;
    상기 제 1 구동원에 효율적으로 커플링되는 제 2 구동원, 및 제 2 축선을 따른 이동을 위해 제 2 구동 테이블에 커플링된 수직 지지 구성요소를 제공하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 수직 지지 구성요소는, 더 낮은 제 1 수직 지지 위치 및 더 높은 제 2 수직 지지 위치를 가지며; 및
    상기 제 2 구동 테이블이 상기 지지 구성요소를 따라 상기 제 1 수직 위치와 상기 제 2 수직 위치 사이에 수직으로 위치될 수 있도록, 상기 지지 구성요소상에 수직으로 위치되고 상기 캐리어 요소에 자기적으로 커플링된 상기 제 2 구동 테이블을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주입 대상물 이동 방법.
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