KR20070004528A - 주입 유체를 여과하기 위한 이중 필터 시스템 - Google Patents

주입 유체를 여과하기 위한 이중 필터 시스템 Download PDF

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KR20070004528A
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매튜 피. 소우힐
다니엘 더블유. 페퍼
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스토르크 타운샌드, 인크.
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Abstract

본 발명은 주입하여 육류 제품으로 절이는 육류 주입 기계에 사용되는 여과 시스템에 관한 것이다. 필터는 탱크와 제 1 및 제 2 회전 필터로 구성된다. 제 1 회전 필터는 쐐기 와이어가 감긴 실린더 및 회전시켜 고형물 조각을 붙들고 제 2 필터로 밀어내는 홈을 갖는 나사송곳을 사용한다. 이후, 제 2 필터는 모든 고형 물질을 확보하기 위해 소용돌이 효과로 보다 더한 쐐기 와이어를 사용하며, 기포는 필터의 외측에 존재한다. 이후, 주입 유체는 주입 바늘에서 사용되는 제 2 필터의 내측 용적의 중심으로부터 획득된다.

Description

주입 유체를 여과하기 위한 이중 필터 시스템 {DUAL FILTER SYSTEM FOR FILTERING OF INJECTOR FLUIDS}
육류 제품의 기계적 주입 동안, 절임 용액(pickling solution)은 다수의 중공 바늘을 통하여 육류로 주입되며, 이는 반복적으로 육류에 삽입되어 용액의 미리결정된 백분율로 첨가된다. 과량의 용액은 육류 조각을 제거하기 위한 여과 후에 사용하기 위해 생성물 아래쪽의 트레이에 수집된다.
현재 이용가능한 필터 시스템은 대개 천천히 회전하는 쐐기 와이어 드럼으로 구성된다. 회수된 용액은 드럼의 외측을 지나쳐서 탱크내의 와어이 사이로 통과하며, 이동안 고형물 조각은 회전됨에 따라 드럼의 외측으로 폐기된다. 이후 용액은 바늘에 대해 역으로 펌핑되기 전에 정적 필터 스크린을 통하여 여과된다.
종종 일부 용액은 용액 중에 육류 조각과 함께 이동된다. 더욱이, 여과가 주입 절임 용액으로부터 조각을 제거함에 있어서 완전하게 효과적이지 않은 경우, 조각은 결국 바늘로 회수되는 절임 용액에 존재하게 된다. 용액 중 이러한 조각 물질은 백분율 주입 속도에 역효과를 갖는 클로깅(clogging)을 야기시킬 수 있다. 또한, 필터, 구체적으로 정적 스크린은 용액에 잔류하는 조각에 의해 쉽게 클로깅(clogging) 된다. 이는 펌프 부족, 주입 압력 손실 및 주입 백분율 변화를 감소시키기 위해 반복된 세척을 필요로 하게 한다.
전체 시스템을 세척하지 않는 정적 필터의 세척은 고형 물질을 필터로 통과시키고 추가 다운스트림의 시스템을 클로깅(clogging)시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 목적은 당해 분야의 상태하에서 개선되는 주입 유체를 여과하기 위한 여과 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고형 물질을 필터의 말단으로 이동시키는 동안 유체를 보유하기 위해 나사송곳 상의 홈 높이를 이용하는 필터 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액체의 유체 표면에서 연속적으로 기포를 걸러내기 위한 여과 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여과 시스템의 효율성을 개선시키기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 육류 제품의 주입 이외의 여과 적용에서 사용될 수 있는 여과 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기계를 작동하는 동안 역류될 수 있는 필터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적, 특성 또는 장점은 명세서 및 청구범위로부터 명확해질 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 필터 탱크, 및 내부 나사송곳을 구비한 여과 실린더로 구성된 제 1 회전 필터를 갖는 여과 시스템을 제공한다. 본 발명의 적용에서, 여과 실린더 및 내부 나사송곳 둘모두는 함께 회전한다. 필터 시스템은 제 1 회전 필터로부터 여과된 고형물 조각을 수용하는 실질적으로 부착된 제 2 회전 필터를 추가로 포함한다. 이후 스크래퍼는 제 2 필터의 외측 표면으로부터 고형물 조각을 제거하고 파이프는 제 2 필터의 내측으로부터 여과된 액체를 획득한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 육류 주입 기계의 측면도이다.
도 2는 육류 주입 기계의 여과 시스템의 측면도이다.
도 3은 도 2의 라인 4-4로부터 획득된 육류 주입 기계의 여과 시스템의 단면도이다.
도 4는 스크래퍼를 나타내는 육류 주입 기계의 여과 시스템의 확장된 측면도를 나타낸 것이다.
바람직한 구체예의 설명
용어 유체, 절임 유체, 및 액체는 본 설명 전반에 걸쳐 서로 번갈아가면서 사용되며, 이들 모두는 액체 및 고형물 현탁액의 액체 부분을 나타낸다. 고형물, 고형물 조각, 고형 물질, 및 육류 조각 또한 본 설명 전반에 걸쳐 서로 번갈아가면서 사용되며 이들 모두는 고형물 현탁액 중 액체 내의 고형물 부분을 나타낸다. 용어 절임 주입물, 주입 유체, 절임 용액, 및 현탁액은 본 설명 전반에 걸쳐 서로 번갈아가면서 사용되며 이들 모두는 액체 및 고형물 현탁액 또는 혼합물을 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 여과 시스템은 육류 주입 기계(10)에서 확인될 수 있다. 일반적으로, 필터 시스템은 제 1 회전 필터(12), 제 2 회전 필터(14), 탱크(16), 및 탱크(16)로부터 여과된 절임 주입물을 수용하고 절임 주입물을 주입 바늘(20)로 이동시키는 펌프(18)를 갖는다. 주입 바늘(20)은 해드 덮개(22)로 보호되며 육류 제품(24)에 여과된 절임 주입물을 주입한다.
도 2 내지 4는 육류 주입 기계(10)의 여과 시스템을 나타낸 것이다. 여과 시스템은 여과되지 않은 절임 용액을 제 1 회전 필터(12)로 이끄는 슈트(shute)(26)를 갖는다. 제 1 회전 필터(12)는 나사송곳(30)을 갖는 쐐기 와이어가 감긴 실린더(28)로 구성된다. 나사송곳(30)은 슈트(26)를 이를 통하여 튀어나오게 하는 중심 개구부(33)를 갖는 말단판(31)에 부착되며 베요넷 슬롯(bayonet slot, 32)은 나사송곳(30)이 실린더(12)내로 달라붙기에 적합하고 이와 함께 회전할 수 있도록 나사송곳(30)을 수용한다. 실린더(28) 및 나사송곳(30)은 함께 회전하고 고속 방출 베요넷 연결구에 의해 해제가능하게 부착된다.
바람직하게는 실린더(28)는 내측에 평평한 모서리 및 0.5 mm(0.02 인치)의 와이어 사이에 균일한 간격을 갖는 쐐기 모양의 와이어를 갖는다. 다른 적용에 대해, 상이한 크기 및 치수의 와이어가 사용된다. 예를 들어, 여과 공정을 최적화하기 위하여 와이어 간의 간격이 변화된다. 다른 적용에서, 실린더(28)는 쐐기화된 와이어 대신에 홀을 갖는 물질로 이루어진다. 또한, 나사송곳(30)은 적용에 따라 균일한 피치 나선 또는 가변성 피치로 이루어진다. 나사송곳(30)은 또한 고형 물질을 실린더(28)의 말단으로 이동시키는 동안 유체를 보유할 수 있는 홈 (도면에 나타내지 않음)을 갖으며, 여과 실린더(28)를 통한 액체의 여과를 최적화하기 위해 이의 길이에 따라 변하는 높이 또는 이의 길이에 따른 균일한 높이를 가질 수 있다. 나사송곳은 또한 여과 실린더를 통한 액체의 여과를 최적화하기 위해 이의 길이에 따른 균일한 피치 또는 이의 길이에 따른 가변성 피치를 가질 수 있다.
기어(34)는 제 1 회전 필터(12)의 제 2 말단(35)에 고정되며 육류 주입 기계(10)의 모터(40)에 연결되는 샤프트(shaft, 38) 상의 피니온 휠(36)과 맞물린다. 작동시에 모터는 피니온(36)의 샤프트(38)를 회전시켜 기어(34)를 회전시킨다.
제 2 필터(14)는 외부 표면(45), 한 말단에서 탱크(16)의 측벽의 일부인 판(44) 및 탱크(16)에 부분적으로 가라앉혀진 내부 챔버(53)를 형성하고 반대편 말단의 기어(43)를 갖는 쐐기 와이어가 감긴 실린더(42)로 이루어진다. 기어(43)는 피니온 휠(36)에 작동가능하게 연결되어 피니온 휠(36)이 제 1 회전 필터(12) 및 제 2 회전 필터(14) 둘모두를 효과적으로 회전시키도록 한다. 실린더(42)를 세척하는데 사용되는 스크랩퍼(48)는 탱크에 실시가능하게 부착된다. 스크래퍼(48)는 기계적 날 또는 에어 나이프(air knife)일 수 있다. 또한, 실린더(4)로부터 제거되는 물질을 수용하기 위한 용기(50)는 탱크(16)에 부착된다.
파이프(52)는 판(44)으로부터 외측으로 연장되며 제 2 필터(14)의 내부 챔버(53)와 연결된다. 파이프(52)는 제 2 필터(14)의 내부 챔버(53)에서 여과된 액체를 위한 배출구를 제공한다. 파이프(52)는 펌프(18)에 작동가능하게 연결되어 제 2 필터(14)의 내부 챔버(53)로부터 주입 바늘(20)로 여과된 액체를 이동시킨다.
작동시에, 육류 조각을 갖는 절임 유체는 슈트(26)에서 실린더(28)로 떨어진다. 액체는 실린더(28)의 와이어 간의 간격을 통과하고 탱크(16)로 배수되며, 그동안 고형물 조각은 회전 나사송곳(30)으로 인해 실린더(28)의 길이에 따라 이동된다. 한 구체예에서, 나사송곳(30) 및 여과 실린더(28)는 상이한 속도로 회전된다. 일부 과량의 액체를 갖는 고형물 조각은 실린더(28)의 제 2의 말단(35)으로부터 제 2 회전 필터(14)의 외부 표면(45)으로 떨어진다. 실린더(42)가 회전함에 따라, 고형물 조각은 쐐기 와이어 상에 수집되고, 스크랩(48)으로 이동하며, 여기서 고형물 조각은 용기(50)로 배치된다.
펌프(18)가 제 2 회전 필터(14)의 내부 챔버(53)로부터 파이프(52)를 통하여 액체를 끌어들이기 때문에, 내부 챔버(53)에 네가티브 압력을 발생시킨다. 이는 유체를 실린더(62)를 통하여 탱크(16)로부터 내부 챔버(53)로 끌어들인다. 이러한 유체 중 임의의 잔류하는 고형물은 회전 실린더(42)의 외부 표면(45)에 배치되며, 이는 회전함에 따라 스크래퍼(48)로 이동한다.
탱크(16)에서 유체의 표면 상에 흐르는 임의의 기포(단백질 및 지방)는 실린더(42)가 회전함에 따라 떠오르며, 이것 역시 이를 제거하고 이를 용기(50)로 배치시키는 스크래퍼(48)로 이동된다. 이후 파이프(52)는 여과된 액체를 실린더(42)의 내부 챔버(53)에서 주입 바늘(20)로 이동시킨다. 파이프(52)가 여과된 액체를 실린더(42)의 내부 챔버(53)로부터 이동하기 때문에, 가외의 여과되지 않은 액체는 제 1 회전 실린더(12)를 통하여 탱크(16)로 도입되어 시스템에서 손실된 유체를 보충한다.
한 적용에서, 여과 시스템의 작동 동안 필터는 역세척된다. 제 1 회전 필터(12)를 역세척하기 위하여, 에어 나이프가 제 1 회전 필터(12)에 근접하게 설치된다. 유사하게는, 제 2 회전 필터(14)가 제 2 회전 필터 내의 노즐을 배치시킴으로써 역세척될 수 있다. 유체는 제 2 회전 필터(14)의 내부에서 고압으로 펌핑되어 이를 역류시켜, 클로깅(clogging) 될 수 있는 조각을 탱크로 다시 밀어넣는다.
따라서, 당해 분야의 상태하에서 개선시키는 주입 유체를 여과시키기 위한 여과 시스템이 기술되었다. 여과 시스템은 두개의 회전하는 원통의 필터를 사용하므로써 정적 필터에 대한 필요성을 제거하였다. 시스템은 또한 탱크에서 기포를 액체의 표면으로부터 연속적으로 제거되는 소용돌이 효과를 발생시킨다. 이러한 시스템은 육류 절임 공정 또는 고형물 조각이 액체로부터 여과되는 임의의 다른 공정에서 사용될 수 있다. 더욱이, 이러한 시스템에서의 필터는 기계가 작동하는 동안 역류될 수 있다. 기타 다양한 개질은 당업자에 의해 본 발명의 범위에서 정신을 벗어나지 않는 장치로 이루어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이러한 모든 개질 및 변형은 청구범위의 범위에 포함되며 이에 의해 보호되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

  1. 다공성 외측 표면을 갖는 제 1의 연장된 여과 실린더, 제 1 및 제 2 말단, 및 내부 나사송곳을 갖는 제 1 회전 필터;
    제 1 회전 필터에 작동가능하게 연결되며 제 1 회전 필터로부터 액체를 수용하기 위해 개조된 탱크; 및
    다공성 외측 표면을 갖는 제 2의 연장된 여과 실린더, 및 탱크 내에 부분적으로 배치되고 제 1 회전 필터로부터 고형 폐기물을 수용하기 위해 개조된 내부 챔버를 형성하는 제 1 및 제 2 말단을 갖는 제 2 회전 필터를 포함하는 고형 폐기물을 여과하기 위한 여과 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 탱크에 작동가능하게 연결된 제 2의 회전 필터의 외측 표면으로부터 고형 폐기물을 제거하기 위한 수단을 추가로 포함하는 여과 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 제 2의 연장된 여과 실린더의 내부 챔버와 연결된 파이프를 추가로 포함하는 여과 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 파이프에 유체적으로 연결된 주입 수단을 추가로 포함하는 여과 시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 고형 폐기물을 제거하기 위한 수단이 스크레퍼(scraper)인 여과 시스템.
  6. 제 2항에 있어서, 고형 폐기물을 잔류시키기 위한 수단이 에어 나이프(air knife)인 여과 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 시스템이 작동하는 동안 제 1의 필터를 역류세척시키기 위한 역류세척 수단을 추가로 포함하는 여과 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 시스템이 작동하는 동안 제 2의 필터를 역류세척(backwashing)시키기 위한 역류세척 수단을 추가로 포함하는 여과 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 나사송곳 및 제 1의 연장된 여과 실린더가 베요넷(bayonet) 연결부와 작동가능하게 연결된 여과 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2의 기어가 통상적인 드라이브로부터 작동되도록, 제 1 필터에 작동가능하게 연결된 제 1의 기어 및 제 2 필터에 작동가능하게 연결된 제 2의 기어를 추가로 포함하는 여과 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 제 1의 기어 및 제 2의 기어가 서로 상이한 속도로 작동되는 여과 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 제 1 회전 필터의 제 1의 연장된 여과 실린더가, 액체를 통과시키지만 미리결정된 크기의 고형물의 통과를 방해하기 위해, 일정한 간격을 갖도록 감겨진 쐐기 모양 와이어로 이루어진 여과 시스템.
  13. 제 1항에 있어서, 제 1 회전 필터의 제 1의 연장된 여과 실린더가, 통과하는 고형물의 크기를 점점 증가시키기 위해 길이를 따라 미리규정된 방식으로 변형되는 와이어 간의 간격을 갖도록 감겨진 쐐기 모양의 와이어로 이루어진 여과 시스템.
  14. 제 1항에 있어서, 제 1 회전 필터의 나사송곳이 길이를 따라 균일한 높이를 갖는 여과 시스템.
  15. 제 1항에 있어서, 제 1 회전 필터의 나사송곳이 여과 실린터를 통한 액체의 여과를 최적화시키기 위해, 길이를 따라 변형되는 높이를 갖는 여과 시스템.
  16. 제 1항에 있어서, 제 1 회전 필터의 나사송곳이 길이를 따라 균일한 피치(pitch)를 갖는 여과 시스템.
  17. 제 1항에 있어서,제 1 회전 필터의 나사송곳이 여과 실린더를 통한 액체의 여과를 최적화하기 위해, 길이를 따라 변형가능한 피치를 갖는 여과 시스템.
  18. 제 1항에 있어서, 나사송곳 및 제 1의 여과 실린더가 서로 상이한 속도로 회전되는 여과 시스템.
  19. 액체 및 고형물의 현탁액으로부터 고형물의 여과시키는 방법으로서,
    고형물 및 액체 용액을, 제 1의 연장된 여과 실린더 및 내부 나사송곳을 갖는 제 1의 회전 필터에 도입하는 단계;
    고형물을 나사송곳을 이용하여 필터의 제 2의 말단으로 이동시키는 동안, 액체를 다공성의 외부 실린더로 통과시키는 단계;
    고형물을, 제 1 및 제 2의 말단, 다공성 외측 표면을 갖는 제 2의 연장된 여과 실린더를 가지며 탱크에 부분적으로 배치된 제 2 회전 필터의 외부에 떨어뜨리는 단계;
    제 2 회전 필터를 회전시켜, 탱크로부터의 유체와 함께 임의의 잔류하는 유체가 여과 시스템으로부터 펌핑될 수 있는 곳으로부터 다공성 외부 표면을 통과되는 동안, 고형물을 스크래퍼로 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 제 2 회전 필터가 탱크에서 액체 표면으로부터의 기포를 제거하는 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 유체가 제 2 회전 필터의 표면의 안쪽에서 고압으로 펌핑되어 이를 역류시켜, 클러깅(clogging)될 수 있는 조각을 탱크에 다시 밀어넣는 방법.
KR1020067007011A 2003-10-14 2004-10-07 주입 유체를 여과하기 위한 이중 필터 시스템 KR100836310B1 (ko)

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