KR20110107225A

KR20110107225A - 순간 냉온 살균장치

Info

Publication number: KR20110107225A
Application number: KR1020100026459A
Authority: KR
Inventors: 이인선
Original assignee: 주식회사 퓨어니스
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-09-30

Abstract

본 발명은 쥬스, 우유 등의 음료수를 살균하는 살균장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 음료수를 순간적으로 가열하고 냉각하는 것을 반복하여 살균하는 순간 냉온 살균장치에 관한 것이다.
본 발명의 순간 냉온 살균장치는 냉각부와 가열부가 교대로 순차적으로 배열된 살균챔버(1)와, 살균하고자 하는 음료수가 흐르는 관으로서 상기 살균챔버(1)를 지나는 살균관(2)으로 구성된다. 그리고 필요에 따라 살균하기 전의 음료수가 보관된 원액탱크(3)와 살균을 마친 음료수를 저장하는 저장탱크(4)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 순간 냉온 살균장치는 다수 회의 살균과정을 거치는 것과 같은 효과가 있다. 그리고 짧은 시간 동안 음료수의 온도가 큰 차이로 변하므로 더욱 완벽한 살균이 이루어진다. 또한 본 발명의 살균장치는 특히 과일 주스의 맛과 향을 훼손시키지 않고 살균을 할 수 있게 한다.

Description

순간 냉온 살균장치{Sterilizer Repeating Short Period Hot and Cold Cycle}

본 발명은 쥬스, 우유 등의 음료수를 살균하는 살균장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 음료수를 순간적으로 가열하고 냉각하는 것을 반복하여 살균하는 순간 냉온 살균장치에 관한 것이다.

우유, 주스, 포도주, 맥주, 막걸리 등의 음료수(이하 이들을 통칭하여 "음료수"라 칭함.)는 미생물의 번식에 의하여 보관 및 유통과정에서 쉽게 상하게 된다. 따라서 이들 음료수들의 유통기간을 늘리기 위하여 여러 가지 살균방법이 개발되어 있다.

대표적인 음식물 살균방법으로는 100℃ 이하의 저온에서 비교적 장시간 살균하는 저온살균법과 100℃ 이상의 고온에서 짧은 시간 동안 살균하는 고온살균법이 있다.

대표적인 저온살균법으로는 파스퇴르 살균법으로 알려진 62 내지 65℃에서 30분간 살균하는 저온보관유지살균법(LTLT법)과, 72 내지 78℃에서 15분간 살균하는 고온단시간살균법(HTLT법)이 있다. 이와 같은 저온살균법은 100℃ 이하의 저온에서 살균을 하므로, 음료수 내의 영양소가 파괴되거나 변성되지 않고, 음료수 고유의 맛이 유지되는 장점이 있으나, 살균이 완벽하지 못하여 살균을 한 후 어느 정도 시간이 경과하면 살균되지 않고 살아남은 미생물이 증식하여 부패가 일어나므로 보존 기간이 짧고 또한 생산성이 낮은 문제점이 있다.

고온살균법으로는 80 내지 85℃에서 1분 정도 예비가열 한 후 120 내지 130℃에서 2 내지 3초간 살균하는 초고온순간살균법(UHT법)과, 140 내지 150℃에서 3 내지 5초간 가열하여 살균하는 초고온멸균법이 있다. 이와 같은 고온살균법은 100℃ 이상의 고온에서 단시간에 살균하므로 미생물이 거의 완벽하게 사멸하여 보존기간이 길고 생산성이 높은 장점이 있어 대량생산에 많이 적용되고 있다. 그러나 고온살균법은 열에 약한 영양소가 파괴되거나 변성되고, 음료수 고유의 맛을 내는 성분들이 증발하여 맛이 변질되는 문제점이 있다.

특히 과일 주스의 경우, 미생물이 증식하기 좋은 영양성분들이 다량 함유되어 있어 살균 후에 사멸하지 않고 살아남은 소수의 미생물이 급격하게 증식하여 쉽게 변질된다. 그리고 과일 주스에는 특유의 맛과 향을 내는 휘발성 성분들이 많이 함유되어 있어서, 저온살균을 하더라도 살균 중에 이들 휘발성분들이 증발하여 고유의 맛과 향이 사라지고 소위 군내라고 하는 불쾌한 맛이 나게 된다.

따라서 유통에 장시간이 소요되는 주스의 경우 불가피하게 화학적 살균제인 방부제를 사용하여 미생물의 증식을 억제하고 있는 실정이나, 이들 방부제는 기본적으로 인체에도 좋지 않은 영향을 줄 수 있어 문제가 된다.

최근 국민의 생활 수준이 향상됨에 따라, 특유의 맛과 향을 가지고 또한 비타민을 위시한 영양 성분을 다량 함유하고 있는 과일 주스에 대한 선호도가 높아지고, 특히 인공 첨가물을 전혀 첨가하지 않은 무첨가 순수과일 주스가 선호되고 있다.

그러나 현재까지 괴일 주스의 맛과 향 그리고 영양성분을 그대로 유지하면서도, 장시간 보존할 수 있도록 완벽하게 살균할 수 있는 주스 살균방법이 알려진 바가 없다.

상기와 같이 음료수를 살균하는 방법으로 저온살균법이 개발되어 음료수의 살균에 많이 적용되고 있으나, 과일 주스와 같이 특유의 맛과 향이 있는 음료수를 살균하기에 부적당하다.

따라서 과일 주스와 같이 고유의 맛과 향을 가진 음료수를 그 맛과 향을 헤치지 않고 살균하는 방법이 요구된다. 이와 같은 새로운 살균방법은 음료수의 영양성분을 파괴하지 않아야 하며, 또한 살균하는 시간이 짧아 대량생산에 적합하여야 한다.

본 발명의 순간 냉온 살균장치는 냉각부와 가열부가 교대로 순차적으로 배열된 살균챔버(1)와, 살균하고자 하는 음료수가 흐르는 관으로서 상기 살균챔버(1)를 지나는 살균관(2)으로 구성된다. 그리고 필요에 따라 살균하기 전의 음료수가 보관된 원액탱크(3)와 살균을 마친 음료수를 저장하는 저장탱크(4)를 더 구비할 수 있다.

살균챔버(1)는 충분한 정도로 단열이 되는 상자 형상의 몸체(11), 상기 몸체(11)의 내부를 다수개의 공간으로 구분하는 단열판인 격판(12), 상기 격판(12)에 의하여 구분되는 다수 개의 가열실(13)과 냉각실(14), 가열실의 내부에 설치되는 가열코일(15), 그리고 냉각실의 내부에 설치되는 냉각코일(16), 가열코일(15)에 전기를 공급하는 전선(17), 그리고 냉각코일(16)에 냉매를 순환시키는 냉매관(18)로 구성된다.

살균관(2)은 그 내부로 살균하고자 하는 음료수가 흐르는 관으로서, 열전달이 잘 일어나고 부식에 강한 금속관으로 제작한다. 살균관(2)은 상기 살균챔버(1) 가열실(13)과 냉각실(14)을 지그재그로 통과한다.

순간 냉온 살균장치는 음료수가 살균관(2)을 따라 흐르면서 가열과 냉각을 반복하게 되므로 다수 회의 살균과정을 거치는 것과 같은 효과가 있다. 그리고 짧은 시간 동안 음료수의 온도가 큰 차이로 변하므로 더욱 완벽한 살균이 이루어진다.

본 발명의 살균장치는 기본적으로 저온 살균법을 유지하고, 고온에 노출되는 시간을 극히 짧게 하여, 특히 과일 주스의 맛과 향을 훼손시키지 않고 살균을 할 수 있게 한다. 그리고 고압에서 살균이 이루어지므로 과일의 맛과 향을 나타내는 휘발물질이 살균 과정에서 휘발하지 않아 과일 특유의 맛과 향을 간직한다.

본 발명의 살균장치는 자동화가 가능하고, 살균 시간이 짧고, 대용량으로 제작할 수 있어서 생산성이 아주 높다.

도 1은 본 발명의 순간 냉온 살균장치 구성도이다.

본 발명의 순간 냉온 살균장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 냉각부와 가열부가 교대로 순차적으로 배열된 살균챔버(1)와, 살균하고자 하는 음료수가 흐르는 관으로서 상기 살균챔버(1)를 지나는 살균관(2)으로 구성된다. 그리고 필요에 따라 살균하기 전의 음료수가 보관된 원액탱크(3)와 살균을 마친 음료수를 저장하는 저장탱크(4)를 더 구비할 수 있다.

상기 살균챔버(1)는 살균하고자 하는 음료수가 유입되는 쪽에서부터 가열실-냉각실-가열실-냉각실-가열실-냉각실의 순서로 배치하여, 살균챔버(1)로 최초로 유입되는 음료수가 가열되고, 최후로 유출되는 음료수는 냉각되도록 한다.

상기 가열실(13)의 가열코일(15)와 냉각실(14)의 냉각코일(16)은 내부로 살균관(2)이 통과할 수 있도록 코일 형상으로 제작한다. 그리고 냉매관(18)은 냉동기(미도시)와 연결되는데, 냉각된 냉매를 냉각실(14)의 냉각코일(16)에서 증발하여 냉각실(14)을 냉각시킨다.

가열실(13)과 냉각실(14)에는 온도계(19)를 구비하여, 가열실(13)과 냉각실(14)의 내부 온도를 모니터링할 수 있게 하고, 냉매관(18)을 따라 흐르는 냉매를 공급 또는 차단하고, 가열코일(15)에 전기를 공급 또는 차단하는 방법으로 가열실(13)과 냉각실(14)의 온도를 제어할 수 있게 하는 것이 좋다.

가열실(13)의 온도는 살균관(2) 내부의 음료수 온도가 저온보관유지살균법(LTLT법)의 온도와 같은 75℃가 되도록 하고, 냉각실(14)의 온도는 살균관(2) 내부의 음료수 온도가 0℃ 내지 -5℃ 범위에 들도록 한다.(과일 주스와 같은 음료수의 경우 일정한 당도를 유지하고, 살균관 내부의 압력이 대기압보다 상당히 높으므로, -5℃의 온도에서도 음료수가 얼지 않는다.)

상기 살균관(2)에는 가압펌프(21)와 가압밸브(22)를 구비하여, 살균하고자 하는 음료수가 고압으로 살균관(2)의 내부로 흐르도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 음료수가 고압으로 살균관(2)의 내부로 흐르면, 음료수가 가열실(13)을 지나는 동안 가열이 되더라도 음료수의 맛과 향을 내는 휘발물질들이 잘 휘발하지 않아 음료수의 맛과 향이 그대로 보존된다.

살균관(2)의 내부로 흐르는 음료수의 압력은 살균하고자 하는 음료수의 종류에 따라 적절히 조정하는데, 대부분의 과일 주스의 경우 5 내지 7kgf/㎠ 범위로 하는 것이 적당하다. 상기 살균관(2)에는 압력계(23)를 구비하여 살균관(2) 내부 압력을 모니터링하여 적정한 압력을 유지하도록 조정하도록 하는 것이 좋다.

상기와 같은 구성의 음료수 살균장치는 다음과 같이 작동한다.

가압펌프(21)가 작동하여 원액탱크(3)의 음료수가 살균관(2)을 따라 흐르게 되면, 음료수는 가열실(13)을 지나면서 가열되고, 냉각실(14)을 지나면서 냉각되는 것을 반복한다. 살균관(2)을 따라 흐르는 음료수의 유속을 가열실(13)을 통과하는 시간이 15초 정도가 되도록 하면 음료수가 가열실(13)을 통과하는 동안 충분한 살균이 일어난다. 그리고 음료수는 냉각실(14)을 지날 동안 0℃ 이하로 냉각된다.

음료수가 살균관(2)을 따라 흐르면서 가열실(13)과 냉각실(14)을 순차적으로 통과하면 음료수는 가열과 냉각을 반복하게 된다. 음료수를 상하게 하는 미생물은 가열실(13)을 통과할 동안 열에 의하여 대부분 사멸하지만, 이와 같은 저온살균을 3회 이상 살균하여야 비교적 완전한 살균이 이루어진다는 연구가 있다.(국내 등록특허 10-0687900, 천연 식품첨가물 및 저온살균을 이용하여 저장성을 향상한 김치의 제조방법 참조) 따라서 가열실(13)과 냉각실(14)을 각각 3개 이상 구비하면 비교적 완전한 살균을 할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 순간 냉온 살균장치는 기본적으로 다수회의 저온살균을 연속적으로 하는 것과 유사하지만, 가열시간과 가열시간 사이에 음료수가 0℃ 이하로 냉각되는 시간이 있는 점이 통상의 저온살균법과 상이하다. 미생물이 짧은 시간 동안 0℃ 이하의 저온과 75℃의 고온 사이의 온도변화에 반복적으로 노출되면, 세포막이 파열되어 사멸하므로 더욱 완벽한 살균이 이루어진다.

1 : 살균챔버, 2 : 살균관, 3 : 원액탱크, 4 : 저장탱크,
11 : 몸체, 12 : 격판, 13 : 가열실, 14 : 냉각실,
15 : 가열코일, 16 : 냉각코일, 17 : 전선, 18 : 냉매관, 19 : 온도계
21 : 가압펌프, 22 : 가압밸브, 23 : 압력계.

Claims

단열이 되는 상자 형상의 몸체(11);
상기 몸체(11)의 내부를 다수개의 공간으로 구분하는 단열판인 격판(12);
상기 격판(12)에 의하여 구분되는 다수 개의 가열실(13)과 냉각실(14);
상기 가열실(13)의 내부에 설치되는 가열코일(15);
그리고, 상기 냉각실의 내부에 설치되는 냉각코일(16);
을 포함하는 살균챔버(1)와:
살균하고자 하는 음료수가 흐르는 관으로서, 열전달이 잘 일어나고 부식에 강한 금속관으로 제작되고, 상기 살균챔버(1)의 가열실(13)과 냉각실(14)을 지그재그로 통과하는 살균관(2):
을 포함하여 구성되어, 음료수가 살균관(2)을 가열실(13)과 냉각실(14)을 순차적으로 통과하면서 가열과 냉각을 반복하면서 살균이 이루어지는, 순간 냉온 살균장치.
제1항에 있어서,
상기 살균관(2)은, 음료수의 유입부에 가압펌프(21)를 추가로 구비하고, 음료수의 유출부에 가압밸브(22)를 추가로 구비하여, 음료수가 고압으로 살균관(2)의 내부로 흐르면서 살균이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 순간 냉온 살균장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 살균관(2)을 따라 흐르는 음료수의 유속은 가열실(13)을 통과하는 시간이 15초가 되는 속도이고, 상기 가열실(13)의 온도는 살균관(2) 내부의 음료수 온도가 75℃가 되도록 하는 온도이고, 냉각실(14)의 온도는 살균관(2) 내부의 음료수 온도가 0℃ 내지 -5℃ 범위에 들도록 하는 온도인 것을 특징으로 하는, 순간 냉온 살균장치.
제2항에 있어서,
상기 살균관(2) 내부의 음료수 압력은 5 내지 7kgf/㎠ 범위인 것을 특징으로 하는, 순간 냉온 살균장치.