KR20160073988A - 자동으로 회전하는 고압 살균장치 및 연속적인 작동 단계를 가지는 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동으로 회전하는 오토클레이브(10)에 관한 것으로, 수평 회전 축(150)에 대해서 경사진 수직 축(151)을 가지는 용기(110)를 제공하며, 상기 용기(110)의 처리 챔버(114)는 처리대상(100)의 기계적 교반을 위한 돌기 또는 요소들 없이 평탄한 내측 표면(114a)을 가지며, 상기 용기(110)는 적어도 지지 및 회전 수단(140-144), 제1 연결부(120), 온도 제어 수단(121-123), 공급 수단(131-134), 센서 수단(145, 150) 및 PLC 타입의 전자적 제어기(163)를 포함한다. 본 발명은 또한 대응되는 처리 방법도 개시한다. 본 발명으로 인하여, 비교적 저렴한 운용 비용으로 높은 품질을 달성할 수 있으며, 또한 높은 생산량도 달성할 수 있다.
Description
본 발명은 멸균 및 살균 분야에 관한 것으로, 발명의 목적은 포화된 살균 스팀 조건들 하에서 분말 형태로 또는 입자들로서의 유기 재료들의 파스퇴르 살균(pasteurization) 및 배합(blending)을 겸하기 위한 자동 회전 오토클레이브(autoclave)를 제공하는 것이며; 본 발명의 다른 목적은 상기 자동 회전 오토클레이브에 의해서 상기 유기 재료들의 처리 절차를 제공하는 것이다.
본 발명은 다음으로 한정되지 않지만, 특히 식품 생산 분야에서 적합하며, 비식품 처리 분야, 예를 들어서 화장품 및 의약품 산업 분야에도 적용되기에 적합하다. 본 발명은 다음으로 한정되지 않지만, 예를 들어서, 시리얼, 건조된 과류, 커피 또는 향신료들과 같은 저 수분 함량을 갖는 입자들 또는 분형 형태로서의 부피가 나가는 제품들의 처리에 특히 효율적이다. 또한, 본 발명은 저 수분 함량을 갖는, 입자들 또는 분형 형태로서의 임의의 부피가 나가는 유기 재료들에 대하여 배합, 파스퇴르 살균 또는 멸균을 겸하여서 할 수 있다.
식품 제품의 보존을 위한 알려지고 통상적인 처리들 중에는, 일반적으로 유기 재료들을 오염시키는 미생물들, 예를 들어서, 식품 제품의 경우에서는, 박테리아, 곰팡이, 효모 및 바이러스의 성장을 억제 또는 제거하기 위해서, 규정된 기간 동안에 그리고 특정 온도에서 열을 사용하여서 물리적으로 처리하는 방법들이 존재한다. 특히, 여러 요인들 중에서도, 특정 온도 및 수분의 존재는 이러한 미생물들이 성장시키는 큰 역할을 하는 원천인 것으로 알려져 있으며, 저 수분 함량 식품의 특정 경우에서는, 예를 들어서, 건조된 과류 또는 시리얼의 경우에서는, 그들의 열적 내성에 의존하는 박테리아의 함유를 줄이기 위해서 대부분 사용되는 처리들은 식품을 고온으로 가열하는 것을 사용한다.
이러한 박테리아 함유를 줄이기 위해서 일반적으로 사용되는 알려진 방식들 중에서, 특별하게는 파스퇴르 살균 및 멸균(sterilization)이 상기된다. 파스퇴르 살균이라 불리는 프로세스는 일반적으로 적용된 시간 및 규정된 사이클에 따라서, 15분 내지 30분의 시간 동안에, 60°C 내지 100°C 범위의 온도를 제공하며, 여기서 시간은 고온 레벨에서는 더 짧아질 수 있다. 상이한 파스퇴르 살균 방법들이 효소들을 변성시킴으로써 병원성 박테리아들을 실질적으로 파괴한다. 한편, 통상적으로 멸균이라 칭해지는 프로세스는 수 초 내지 20분 이상의 시간 동안에 100°C 내지 150°C 범위의 온도를 제공함으로써, 보다 내성을 갖는 미생물들 및 곰팡이들을 파괴시키는데 사용되며, 이 시간은 온도가 높을수록 짧아진다.
원칙적으로, 상기 파스퇴르 살균처리 및 멸균처리는 균일하고 제어된 방식으로 열의 사용을 가능하게 하는 폐쇄형 처리 챔버를 갖는 시스템을 사용한다는 점에서 기술적으로 유사하다. 두 경우 모두에서, 처리 챔버는 기밀하게 폐쇄되어야 하며, 대기 압력과는 다른 압력 범위에서 작동하도록 설계되어야 한다. 파스퇴르 살균 또는 멸균을 위한 이러한 머신 구성은 통상적으로 오토클레이브(autoclave)로 칭해진다.
통상적으로, 용어 “파스퇴르 살균”은 상기 미생물들 및 곤충들 또는 다른 타입의 기생충들을 파괴 또는 성장 억제하여서, 제품의 보관 기간을 연장시키는 것을 목적으로 하는, 임의 타입의 유기 제품들의 열처리를 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 파스퇴르 살균이라는 일반적 용어는 가장 넓은 의미를 표현하는데 사용되는데, 이는 통상적으로 이해되는 바와 같이, 열적 멸균 처리를 포함한다.
식품 산업에서 일반적으로 사용되는 프로세스들 중에서, 배합(blending)이 또한 상기되며, 이러한 배합 프로세스의 특정한 목적은 분말 형태 또는 입자들로서 존재하며 저 수분 함량을 갖는 상이한 부피가 나가는 유기 제품들을 혼합하는 것이며, 이 상이한 유기 제품들은 서로 상이한 성질을 갖거나, 동일한 성질을 가질 수 있지만, 상이한 형상 또는 입자 크기를 갖는다. 예시적으로, 이러한 배합 프로세스는 일반적으로 시리얼, 건조된 과류, 또는 향신료 배합물들을 균질한 혼합물들을 얻기 위해서 사용되며, 또한 이러한 배합 프로세스는 의약품 및 화장품 산업들에서는 기계에 공급되는 원료를 생성할 시에 사용된다. 대부분의 배합 시스템들은 패들, 스크루, 스크레이퍼(scraper)의 기계적 작용에 의존하여서, 성분들을 혼합하며, 이러한 기계적 작용을 사용하지 않는 건조 식품들의 다른 배합물들은 중력 및 회전의 물리적 특성들에 기초하여서 성분들의 균일한 혼합물들을 얻게 된다.
또한, 상기 파스퇴르 살균 및 상기 배합은 때로, 패키징 이전에, 동일한 제품들에 대해서 양자가 수행되지만, 동시적으로는 수행되지 않으며, 상이한 머신들에서 순차적으로 수행된다는 것이 또한 알려져 있다. 이러한 상이한 머신들은 실제로 상이한 기술들에 의존한다. 이와 관련하여서, 파스퇴르 살균기(pasteurizer)는 정적이면서 기밀하게 폐쇄된 챔버 내에서의 열적 처리를 제공하여서 제품의 미생물 함유를 감소시키며, 배합기(blender)는 대신에 일반적으로, 배합될 제품들을 포함하는 전체 용기의 회전을 통해서 또는 이 용기 내부에 있는 회전 장치들을 통해서, 예를 들어서, 때로 일렬로 장착된 패들(paddles) 또는 나선체(spirals)의 회전을 통해서, 상이한 제품들을 혼합하는 실질적인 머신이다.
통상적인 방식들이 광범위하게 사용되고 표준화되어있지만, 이러한 방식들은 여전히 중요하고 해결되지 않은 생산 상의 문제점들을 가지고 있다고 또한 알려져 있다. 파스퇴르 살균 또는 멸균의 경우에서, 이러한 문제들은 주로 투입(loading) 과정 전체 동안의 처리의 균일성 및 전체 사이클의 최적화된 제어 및 각각의 프로세스 파라미터들의 최적화된 제어 및 생성물의 응집(agglomeration)의 최적화된 제어에 관한 것이며, 다른 편에서, 배합의 경우에서는, 이러한 문제들은 주로 배합 사이클 동안에 제품을 교반시킴으로써 발생하는 기계적 손상과 관련된다. 전술한 문제들과 더불어서, 상기 프로세싱 기술들 양자는 투입 및 반출 단계들 동안에 심각한 오염 문제들을 가지며, 특히 폐쇄형 머신들의 경우에서 그리고 프로세싱될 제품들을 변경할 때에, 제품들과 접촉하는 모든 표면들의 세정과 관련되는 일반적인 문제들도 존재한다는 것이 또한 넓게 알려져 있다.
식품 산업에서, 파스퇴르 살균 또는 멸균 프로세스는 제품의 보관 수명을 늘이고 제품 안전성과 관련된 가능한 위험들을 최대한 줄이는 것을 목적으로 하여서, 제품 완성 프로세스의 말미에서 그리고 제품의 패키징 바로 이전에 때로 수행된다. 이러한 파스퇴르 살균 처리는 달리 멸균 단계로도 지칭된다. 이러한 파스퇴르 살균 처리는 유리하게는 스팀을 사용하여서 수행될 수 있다. 제품 특성들에 영향을 최소로 하면서 최적화된 효율을 얻기 위해서, 건식, 포화된 스팀의 사용이 바람직한데, 그 이유는 이러한 건식의 포화된 스팀은 습식 스팀 또는 초가열된 스팀에 비해서 보다 높은 잠열 에너지를 보유하고 있기 때문이며, 이로써 제품 응집들과 관련된 문제들을 또한 줄이고 미생물 함유량도 줄이는데 보다 효과적인데, 상기 응집 문제들은 혼합된 제품들의 경우에서 그리고 대형 처리 챔버들 내에서의 부피가 나가는 제품들의 경우에서는 자주 발생하곤 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 특히 부피가 나가는 식품 제품들에 있어서, 분말 형태 또는 입자 형태들로서의 유기 재료들의 파스퇴르 살균 및 배합을 겸하여서 할 수 있는 오토클레이브에 대한 최적의 해결 수단을 제공하는 것이다. 이와 관련하여서, 종래 기술에 대한 선행 기술 조사가 특허 문헌에 대해서 이루어졌으며, 다음과 같은 관련된 종래 기술들이 증거로 제시된다:
D1: W02009003546(Perren 등)
D2: GB1243823(Loedige 등)
D3: GB2249706(Lucas)
D4: FR2680637(Antonini 등)
D5: W09843682(Forberg)
D6: EP1508364(Taniguchi)
D7: JP2005334854(Nakano)
D8: EP1205112(Dreano 등)
D9: GB1445942(Nestle)
D10: GB2302258(Fantozzi 등)
D11: EP1450868(Howe 등)
D1은 입자 형태로 된 식품 제품의 파스퇴르 살균 또는 멸균 프로세스를 기술하며, 이 프로세스는 별도의 종형 용기 내에서 처리대상을 처리 온도에 근사한 온도로 예열하는 동작을 수반하며, 파스퇴르 살균은 스팀을 사용하여서 수행되고, 진공 펌프에 의해서 입자 표면 상의 수분을 제거하는 동작을 수반한다. 이러한 처리를 위한 머신은 내부의 나선면체로(helicoidally) 성형된 교반기를 갖는 종형 용기 타입을 갖는다. 이러한 용기는 그의 가열 및 냉각을 위한 캐비티를 갖는 이중 자켓부(double jacket)를 가지며, 상기 용기에는 진공을 달성하고, 내부 압력을 증가시키고, 스팀을 도입하기 위해서 다수의 보조 시스템들이 설치되어 있다. D2는 분말 또는 소형 입자 재료들을 위한 폐쇄형 수평 원통형 챔버에서의 스팀 멸균 프로세스를 제안하며, 이 프로세스는 상이한 처리 단계들 동안에 처리대상의 연속적인 교반 또는 혼합을 수반한다. 대신에, D3는 처리대상을 위한 투입 및 반출 게이트가 서로 반대편 측에 구비된 폐쇄형 수평 원통 형상의 챔버를 갖는 동물 사료의 스팀 멸균을 위한 머신을 기술하며, 상기 챔버에는 연속적 처리를 가능하게 하는 방식으로, 길이방향 축들에 있는 나선면체 형상의 스크루 타입의 내부 이송 시스템이 더 구비되어 있다.
D4는 수평형의 긴 용기 내에서 열적 처리를 가능하게 하는 개방된 챔버를 갖는 머신에 의해서 벌크 상태로 농식품 제품들을 파스퇴르 살균 및 멸균 처리하는 방법을 기술하며, 이 방법에서는 재료 공급 측 상에서는 재료가 연속적으로 도입되고 수직으로 그리고 수평으로 진동하는 테이블에 의해서 연속적으로 이동한다. D5는 과립 형태 또는 소형 입자 형태의 재료들을 스팀 멸균하는 방법을 기술하며, 이러한 재료들은 수평 샤프트들을 갖는 2개의 평행한 로터들에 의해서 제 1 챔버 내에서 교반되고 스팀에 노출되며, 이어서 아래의 챔버로 중력에 의해서 이동하며, 이 아래의 챔버에서는 재료들이 무단 스크루(endless screw)에 의해서 이동된다. D6은 길이방향 축을 따라서 챔버 내에서 교반 장치가 챔버 중앙에 장착된 스팀 교반기-파스퇴르 살균기를 기술하며, 상기 챔버는 액체를 사용하는 표면 가열 시스템을 구비하고 있으며, 상기 챔버에는 또한 챔버의 출구에서 재료를 필터링하기 위한 시스템을 구비되어 있다.
D7는 탱크 내측에 2개의 평행한 패들 교반기들(paddle agitators)이 구비된, 식품 처리대상들을 위한 수평형으로 장착된 혼합 탱크를 기술하며, 이 탱크는 회전 축 상에서의 회전에 의해서 기울어짐으로써 비어지며, 측면들에 힌지 구성을 갖는다. 대신에, D8은 브라인(brine) 내에서 식품들을 프로세싱하기 위한 기밀하게 폐쇄되는 도어를 갖는 원통형 용기를 기술하며, 이 원통형 용기는 또한 기울어지면서 그 자신의 축을 중심으로 회전할 수 있으며, 이 용기에는 베이스 부분까지 전체 길이에 걸쳐서 방사상으로 걸쳐 있는 혼합 블레이드가 내부에 구비되어 있다.
본 발명에 가장 유사한 종래 기술
D9는 회전 용기 내에서 소형 입자들의 고체 재료들을 멸균 프로세스하는 것을 제안하며, 상기 회전 용기는 무균성 상태에 있는 스팀을 사용하는 열적 처리 동안에 처리대상을 이동시킨다. D10은 회전하는 컨디셔닝 탱크에 의해서 허브 또는 향신료 타입의 유기 재료들 내에서의 박테리아 함유량을 줄이기 위한 시스템을 기술하며, 상기 탱크는 양측이 대칭적으로 된 이중 절두형 원추(truncated cone) 형상으로 되어 있으며, 이 이중 절두형 원추는 양 단부들에서 팁들(tips)을 각기 가지며, 상단에서 개별적으로 재료 투입이 가능하게 되도록 하며 하단에서 중력에 의해서 재료 반출을 하도록 상기 팁들이 반대편에 있으며, 처리 동안에는 수평 중앙선을 통해서 측면들에 대해서 피봇 운동하여서 회전하도록 되어 있으며, 특히, 상기 용기는 용기의 가열 및 냉각을 위한 캐비티를 갖는 이중 자켓부를 가지며, 상기 용기에는 또한 진공을 형성하고 내부 압력을 증가시키고 프로세스 동안에 향기를 회복시키기 위한 다수의 보조 시스템들이 구비되어 있다.
D11은 기밀하게 폐쇄된 챔버 내측에서 포화된 스팀의 연속적 흐름을 통해서 유기 재료들 내에서이 박테리아 함유량을 줄이기 위한 방법 및 이이 대응하는 장비를 기술하며, 상기 챔버에서 온도 및 압력은 포화 스팀 테이블들(Saturated Steam Table)로서 물리학적으로 또한 알려진 포화 스팀 테이블들을 따라서 제어 및 상관된다. 이 처리 프로세스는 다음과 같은 단계들을 포함한다: a) 재료를 챔버 내로 도입하는 단계, b) 상기 재료에 따라서 목표 온도를 선택하는 단계, c) 상관된 압력을 선택하는 단계, d) 진공 생성 단계, e) 압력이 선택된 값에 도달할 때까지 스팀을 도입하는 단계, f) 정확한 처리 시간 동안에 압력 및 온도를 유지하는 단계. 프로세스를 가속시키기 위해서, 대안적인 구성에서는, 예열 단계가 존재한다.
종래 기술의 단점들
실제로, 상술한 종래 해법들의 대부분은 일부 단점들을 보이거나 적어도 이러한 종래 해법들은 제한사항들을 갖는 것으로 알려져다.
D1에서는, 머신 세정 시의 어려움들이 나타났는데 그 이유는 파스퇴르 살균 용기로부터 처리대상을 제거하기 위해서 접근하는 것이 용이하지 않기 때문이며, 그 이유는 개구부의 직경이 작기 때문이다. 또한, 이 머신은 처리대상이 용기 내측에서 확고하게 유지되는 경우에 처리대상을 휘젓는 것을 허용하며, 이는 처리대상 자체에 대한 기계적 손상을 야기시킬 수 있다. D2는 포화된 스팀의 사용을 제공하지 않거나 처리대상을 예열하지도 않으며, 용기에는 단열은 되어 있지만 온도가 제어되지 않은 이중 자켓부가 구비되어 있으며, 혼합 메카니즘이 일체화되어 있어서 이를 세정하기 용이하지 않으며, 또한 세밀한 처리대상들에 손상을 줄 수 있다. 또한, 건조 기능이 통합되어 있지 않아서 제 2 외부 용기 내에서 건조 기능을 수행해야 한다.
D3은 포화된 스팀의 사용을 수반하지 않지만, 제품을 처리(cook)하고 그의 전분 성분을 젤라틴화하는 특별용도를 갖는 습식 스팀을 사용하여서 처리대상에 대한 멸균을 수행하는데, 이는 이러한 처리는 본 발명과 등가적이지 않는다고 드러났는데, 그 이유는 D3에서는 처리대상의 변화가 심하고, 또한 스크루의 기계적 작용으로 인해서 처리 대상이 손상을 받기 때문이다. 또한, D4 및 D5에서, 처리대상은 스크루에 의해서 움직이며, 이는 섬세한 처리대상들에 손상을 줄 수 있으며 용기를 세정하는 것을 어렵게 한다. 또한, 가동 시스템이 배합기로서 사용될 수 없으며, 처리대상이 처리 이후에 건조 단계를 필요로 하다는 것이 명백하다. D6은 포화된 스팀 조건들에서 동작하지 않으며, 교반기의 기능이 처리될 처리대상의 유동성을 개선시키지만, 섬세한 처리대상에 손상을 줄 수 있고 세정이 용이하지 않다는 것이 자명하다. 마지막으로, D7 및 D8은 처리대상에 대한 정확한 배합을 제공하지만, 파스퇴르 살균을 제공하지 않는다는 것이 자명하다.
D9는 포화된 스팀을 수반하지 않은 쿠킹 시스템이며 저 수분 함량의 식품 처리대상들에 적합하지 않으며; 또한 섬세한 처리대상들에 기계적 손상을 줄 수 있으며 세정하기 용이하지 않다. D10은 순수하게 대류 현상으로만 이중 자켓부를 가열 및 냉각시킴으로써 처리대상의 열적 처리를 수행한다; 처리대상과 스팀 간의 직접적인 접촉이 존재하지 않으며 처리 효율에 한계가 있다. D11은 포화된 스팀 조건들 하에서 배합이 없는 정적 프로세스이며, 스팀이 처리대상 내로 침투하기 위해서 매우 긴 처리 시간이 요구되며, 건조할 가능성이 없기 때문에 매우 높은 수분으로 인해서 비균일하게 처리될 가능성이 있으며; 이러한 시스템은 덩어리 재료들을 형성할 가능성이 높으며, 자명하게는 저 수분 함량을 갖는 식품 처리대상들을 산업적으로 처리하기에는 덜 효과적이며, 어떠한 배합 능력도 갖추지 않고 있으며, 따라서 본 발명에서는 가능한 고 수준의 품질 및 용량이 요구되는 상황에 대응하지 못한다.
본 발명의 목적을 고려하면, 상기 알려진 종래 해법들에서 발견된 다음과 같은 단점들 및 한계사항들이 특정하게 주목할만하다: 교차 오염(cross-contamination)의 높은 위험성, 제한된 효율, 긴 처리 기간, 프로세스 파라미터들의 제어의 어려움, 및 특히 포화된 스팀 및 진공 건조를 사용하지 않는 경우에, 처리 이후의 처리 대상의 품질의 변화, 특정하게 높은 수분 흡수, 응집 현상 없이 패키징될 준비를 하는, 처리 사이클의 말미에서의 완벽하게 배합된 처리대상을 얻을 수 없음, 하나의 조밀하고 자동화된 설비에서의 상이한 기능들의 통합의 어려움. 일반적으로, 처리대상을 유동화시키고 처리를 개선하기 위한 배합 및 교반 시스템들은 기계적 운동을 하는 패들들 또는 스크루들을 사용하기 때문에, 다음으로 한정되지는 않지만, 예를 들자면, 탈수된 채소류들의 시리얼 믹스, 플레이크들 또는 배합물들과 같은 저 수분 함량을 갖는 분말 형태 또는 입자들 형태의 부피가 나가는 식품 처리대상들과 같은 섬세한 처리대상들이 손상될 수 있다고 알려져 있다. 또한, 수많은 틈들과 함께 크고 복잡한 표면들이 세정되어야 하는데, 특히, 혼합기들의 패들 및 나선면체와 같은 움직이는 요소들이 존재할 때에는, 분진을 제거하기 용이하지 않다.
이러한 서론 상의 이유들로 인해서, 본 발명자들은 보다 효과적인 다른 해법들을 찾는 것이 중요하다는 결론에 도달한다.
발명의 간략한 설명
이러한 목적 및 다른 목적들은, 처리과정을 최적화시키고 패키징을 대기하는 처리대상을 전달하기 위한 배합 기능과 겸하여서, 저 수분 함량을 갖는 입자상의 처리대상들(100)의 파스퇴르 살균 및 멸균을 위한 경사형 용기(110, 151) 내에서 포화된 스팀을 사용하여서 회전 오토클레이브(10)를 사용함으로써 상술한 문제들을 해결하고자 하는 포함된 청구항들의 특징들에 따르는 본 발명에 의해서 달성된다. 특히, 사용되는 자동화된 처리 프로세스(20)는 적어도 다음과 같은 순차적 동작 단계를 갖는다: 투입 단계(loading phase) A, 템퍼링 단계(tempering phase) B, 전-진공 단계(pre-vacuum phase) C, 파스퇴르 살균 단계(pasteurization phase) D, 후-진공 단계(post-vacuum phase) E, 통기 단계(venting phase) F, 및 반출 단계(unloading phase) G.
발명의 범위들
이러한 방식으로, 즉각적인 기술적 진보를 낳는 효과를 갖는 인정할만한 창조적인 노력을 통해서, 몇몇 이점들이 달성된다.
제 1 특징은 배합 및 파스퇴르 살균 - 멸균의 기능들을 동시에 조합하는, 분말 형태 또는 입자들 형태의 부피가 나가는 유기 재료들을 위한 오토클레이브 타입의 머신을 구현하는 것이며, 상기 오토클레이브는 회전 타입이며 또한 특정 처리 프로세스에 따라서 포화된 스팀의 사용을 위해서 최적화되며; 특히, 이러한 기능들의 조합들은 응집 현상 없이 전체 재료의 극히 균일하고 효율적인 처리를 낳는 방식으로 달성된다. 이러한 회전 오토클레이브는 통상적으로는 파스퇴르 살균으로 지칭되는 처리 사이클들 또는 통상적으로 멸균으로 지칭되는 사이클들의 실행을 동시적으로 가능하게 한다.
제 2 특징은 응집 현상 없이 상이한 재료들 및/또는 상이한 타입들 및 입자 크기들을 갖는 재료들에 있어서, 패키징을 대기하고 있는, 사이클의 말미에서의 완벽하게 배합된 처리대상을 달성하는 것을 가능하게 하는 포화된 스팀을 사용하는 회전 오토클레이브를 구현하는데 있다: 이러한 장점은 분형 형태로 존재하는 것을 포함하여서 저 수분 함량을 갖는 부피가 나가는 처리대상에 대해서 특정하게 달성된다.
제 3 특징은 교차 오염의 위험을 줄이면서 유기성의 처리된 재료와 접촉하는 표면들을 신속하면서 용이하게 세정하는 것을 가능하게 하며 이로써 분진 제거를 용이하게 하는, 포화된 스팀을 사용하는 회전 오토클레이브를 구현하는데 있다: 이러한 특성은 특히, 후속하는 처리 사이클에서 도입될 유기 재료의 잠재적 오염, 또한 처리대상들을 변경할 때에 자주 발생하는 바와 같은 알레르겐들의 알려진 문제들과 관련된다.
제 4 특징은 전술한 범위들과 직접적으로 연관되며, 용기의 회전 축에 동심으로 고정되며 자가 세정 필터가 구비된, 양(both) 교번하는 유체들을 반송하는 동일한 채널을 사용하는, 특정한 통합형 스팀 주입 및 진공 추출 시스템을 구현하는데 있다; 특히, 이러한 통합 시스템은 오염의 위험을 줄이면서 진공 추출 및 스팀 주입을 통합된 방식으로 다루는 것을 가능하게 하는 방식으로 최적화되어서, 복잡하고 상호 의존적인 효과들에도 불구하고 처리 효과에 영향을 주지 않게 된다.
제 5 특징은 처리를 최적화시키고 풀루어 공간(floor space), 중량, 건물 및 환경 비용, 시간 및 전체적인 프로세스 비용을 크게 절감시키는 것을 가능하게 하는 방식으로 조합된 배합기 및 파스퇴르 살균기-멸균기를 실현하는데 있다; 이러한 두 기능들은 조밀한 방식으로 통합되고, 다양한 보조 시스템들 및 구성요소들을 공유하면서 동일한 용기 내에서 동시에 발생한다.
제 6 특징은 완료된 처리 사이클의 통합 및 최적화된 제어를 가능하게 하는 파스퇴르 살균 - 멸균용 회전 오토클레이브를 구현하는데 있다.
다른 특징은 특정 처리 사이클들에 따라서 그의 사용에 관해서 극히 다재다능하면서 맞춤화 가능하면서 처리대상들의 열적 처리 및 배합을 동시에 실행할 수 있는, 분말 형태 또는 입자들로서의 저 수분 함량의 부피가 나가는 유기 재료들을 위한 오토클레이브 타입의 머신을 구현하는데 있다.
또 다른 특징은 현재 알려진 시스템들을 사용하여서는 효과적인 방식으로 처리될 수 없는 저 수분 함량의 입자상의 처리대상들의 혼합물들을 파스퇴르 살균-멸균처리하면서, 높은 생산량 및 저 비용을 가능하게 하는 특정한 제조 프로세스를 달성하는데 있다. 특히, 패들들 또는 스크루들이 처리대상을 혼합하고 유동화시키기 위해서 사용되는 종래 기술과는 달리, 본 발명은 매우 깨지기 쉬운 처리대상 입자들을 손상시키지 않고서 효과적인 배합 능력을 갖는다. 따라서, 예를 들어서, 시리얼 믹스들(cereals mixs), 플레이크들 또는 탈수화된 채소 믹스들과 같은 상대적으로 깨지기 쉬운 제품들의 배합 및 파스퇴르 살균 - 멸균을 위해서 본 발명을 사용할 수 있다.
이러한 장점들 및 다른 장점들이 첨부된 개략적 도면들의 도움으로 일부 바람직한 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 나타날 것이며, 이러한 실시예들의 실행 세부사항들은 한정적으로 해석되지 말아야 하고 오직 예시적으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 오토클레이브의 수직 단면의 직교 도면이며, 파선 및 문자 A 및 B는 도 2 및 도 3에서 도시되는 바와 같은, 단일 확대된 상세도면들에서 나타나는 바들의 확대된 세부 구성들을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은, 세부 구성부 A의 확대도이며, 이 구성부는 지중 자켓부의 캐비티의 열적 제어를 위한 이중 채널과의 회전식 결합부에 대한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같은, 세부 구성부 B의 확대도이며, 이 구성부는 진공 추출 및 스팀 주입을 처리 챔버에 공급하는 고정식 연결부, 단일-채널에 대한 것이며, 본 도면은 또한 세부 구성부 C를 도시하며, 이 세부 구성부 C는 필터의 확대된 단면에 대한 것이다.
도 4는 본 발명의 청구대상인 처리 프로세스의 간략 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 처리 프로세스의 단계들 B 내지 F 동안에 온도 값들과 압력 간의 관계를 그래픽적으로 예시적으로 도시한 이중 도면이며, 여기서 파라미터들은 귀리, 건포도 및 호두를 포함하는 시리얼들의 배합체의 파스퇴르 살균을 위해서 특정하게 최적화된다.
도 6은 도 5에 도시된 바와 같은 파스퇴르 살균 처리를 통해서 달성된 결과들을 나타내고 있으며, 이는 동일한 조건들 하에서 일련의 9 회의 반복되는 테스트 사이클들에 관한 것이며, 이 결과들에서 처리대상 내의 박테라이 함유량 감소가 로그 스케일로 표현된다.
도 1은 본 발명의 오토클레이브의 수직 단면의 직교 도면이며, 파선 및 문자 A 및 B는 도 2 및 도 3에서 도시되는 바와 같은, 단일 확대된 상세도면들에서 나타나는 바들의 확대된 세부 구성들을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은, 세부 구성부 A의 확대도이며, 이 구성부는 지중 자켓부의 캐비티의 열적 제어를 위한 이중 채널과의 회전식 결합부에 대한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같은, 세부 구성부 B의 확대도이며, 이 구성부는 진공 추출 및 스팀 주입을 처리 챔버에 공급하는 고정식 연결부, 단일-채널에 대한 것이며, 본 도면은 또한 세부 구성부 C를 도시하며, 이 세부 구성부 C는 필터의 확대된 단면에 대한 것이다.
도 4는 본 발명의 청구대상인 처리 프로세스의 간략 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 처리 프로세스의 단계들 B 내지 F 동안에 온도 값들과 압력 간의 관계를 그래픽적으로 예시적으로 도시한 이중 도면이며, 여기서 파라미터들은 귀리, 건포도 및 호두를 포함하는 시리얼들의 배합체의 파스퇴르 살균을 위해서 특정하게 최적화된다.
도 6은 도 5에 도시된 바와 같은 파스퇴르 살균 처리를 통해서 달성된 결과들을 나타내고 있으며, 이는 동일한 조건들 하에서 일련의 9 회의 반복되는 테스트 사이클들에 관한 것이며, 이 결과들에서 처리대상 내의 박테라이 함유량 감소가 로그 스케일로 표현된다.
도면들(도 1 내지 도 6)을 참조하여서, 본 발명은 상기에서 기술된 발명의 범위들을 달성할 수 있는, 포화된 스팀을 사용하는 타입의 오토클레이브 머신을 기술하며, 특히 이 오토클레이브 머신은 상술한 발명의 범위들 중에서도, 파스퇴르 살균 - 멸균 및 배합을 겸하여 하는 산업적 프로세스의 최적화, 처리의 균일화를 하며 응집체들이 형성되지 않게 하며, 이로써 처리된 재료들이 교차 오염되는 위험을 크게 줄이며, 세정을 용이하게 하며, 깨지기 쉬운 재료들을 손상시키지 않고서 이들을 처리할 수 있다. 이러한 바는 포화된 스팀을 사용하는 회전 오토클레이브(10)의 타입의 창의적인 장치에 의해서 가능하게 되며, 이러한 장치는 설명의 단순성을 위해서 이후부터는 오토클레이브로서 지칭되지만, 이러한 장치는 통상적인 타입의 오토클레이브들에 비해서 유리하게는 다수의 디바이스들 및 기능들을 포함하여서 복잡한 구성을 가질 수 있다. 추가적으로, 상기 오토클레이브(10)를 사용하여서 이러한 목적들을 달성하기 위해서, 특정 프로세싱 방법(20)이 사용되어야 하며, 이 방법은 이하에서 기술되는 바와 같은, 동작 단계들(단계들 A 내지 G) 및 이의 하위-단계들의 시퀀스를 포함한다.
상기 회전 오토클레이브(10)는 원통형 용기(110) 내측의 처리대상(100)을 처리하기 위한 처리 챔버(114)를 가지며, 이 원통형 용기는 기밀하게 폐쇄되며, 외부 주변 조건들에 대하여서 다양한 압력, 및 온도 조건들을 그 내측에서 생성하도록 제어되고 또한 회전되는 타입을 갖는다. 특히, 바람직한 실시예(도 1 내지 도 3)에서, 상기 용기(110)는 처리 캐비티(cavity)(113)를 갖는 이중 자켓부(double jacket)(제1 자켓 111, 제2 자켓 112)를 가지며 이 캐비티는 유체, 예를 들어서, 고온수 또는 스팀을 사용하여서 온도가 제어되며, 상기 용기는 수평 회전 축(150)을 중심으로 균형있게 회전되도록 경사형 길이방향 샤프트(151 a-b) 상에 고정되며, 상기 용기(110)는 연결부들(제1 연결부 120, 제2 연결부 130)에 의해서 측방향에서(laterally) 지지되며, 이 연결부들을 통해서, 이중 자켓부(도 2)의 캐비티 및 처리 챔버(114)(도 3)를 제어하는 유체가 상기 회전 축(150)을 통해서 중앙화된 방식으로 유동하며, 이로써 처리 사이클 동안에 상기 용기(110)는 자유롭게 그리고 독립적으로 회전하게 된다. 이러한 용기의 회전(110, 150)은 특히, 이중 자켓부(113)의 캐비티의 온도 제어와 병행되어서 발생하며, 또한 챔버(114) 내로의 스팀의 주입 또는 챔버 내로부터의 진공의 추출과도 병행하여서 발생한다.
상기 용기(110)의 내부 표면은 평탄하며, 세정을 용이하게 하기 위해서 돌기들이 형성되어 있지 않으며, 기계적 폴리싱이 예를 들어서, 챔버(114)의 내측을 바라보는 표면(114a)과 같은 모든 내측 표면들에 대해서 바람직하며, 이러한 폴리싱은 처리대상(100)이 이러한 내측 표면에 부착되는 것을 방지하여서 용기의 전체적인 반출을 용이하게 한다.
처리 동안에 배합 및 유동화(fluidization)를 용이하게 하기 위해서, 상기 용기(110)는 수평 회전 축(150)에 대해서 30°내지 40°의 각도로 경사진 그의 길이방향 축(151)을 가지며, 이로써 처리대상(100)의 중량들에 의해서 저속 타입의 균형 회전, 예를 들어서 2 내지 15 rpm의 균형 회전이 조합된다. 이러한 경사형 구성(151)은 또한 밸브(116)를 사용하여서 개구부(115)를 통한 투입 및 반출의 동작들을 용이하게 하는데, 이 밸브는 투입 위치에서는 최고 지점(110a, 115a, 151a)에 배치되고, 반출 위치에서는 최저 지점(110b, 115b, 151b)에 배치되며, 이러한 밸브의 위치는 일 위치에서 다른 위치로 자동으로 수평 회전 축(150)을 중심으로 180°만큼 회전함으로써 이루어진다. 상기 용기(110)는 바람직하게는 내측 압력의 조건들의 함수로서의 크기에 상응하는 두께의 스테인레스 스틸로 이루어지며, 챔버(114)의 내측 용량은 200 내지 30,000 리터이며, 내측 압력은 -1.0 barg 내지 + 1.5 barg이다. 추가적으로, 시야 유리(sight glass)(118) 및 또한 맨홀(manhole)(117)이 존재하여서 오토클레이브를 유지 관리 및 세정하기 위해서 오토클레이브 내측으로 접근할 수 있게 한다.
본 발명의 회전 오토클레이브(10)는, 상기 용기(110)이외에, 바람직한 실시예에서, 적어도 다음과 같은 요소들을 갖는다:
● 측방향 지지 레그들(143)로서, 각 레그는 그 상단이 수평 회전 축(150)을 중심으로 하는 용기(110)의 회전(144)을 가능하게 하는 지지체로 구성된다;
● 수평 회전 축(150)에 대하여서 용기(110)를 회전시키기 위한 시스템으로서, 이 시스템은 0 rpm 내지 15 rpm 에서 회전 속도를 조절하는 것을 가능하게 하는 인버터를 갖는 타입의 모터(140)를 포함하며, 또한 예를 들어서, 체인 시스템(141) 및 기어(142)와 같은 운동 전달 장치들을 포함함다;
● 이중 자켓부의 캐비티(113)(도 1 및 도 2)의 온도를 제어하기 위한 시스템으로서, 이 시스템은 처리 챔버(114)가 포화된 스팀 조건들 하에서, 즉, 파스퇴르 살균의 최고 효과를 위한 최적의 조건들 하에서 동작하도록 신속하면서 제어되는 방식으로 제어하는데, 이 시스템은 컨디셔닝 유체(conditioning fluid)(122, 123), 예를 들어서, 스팀 또는 물을 사용하여서, 열을 생성하면서 순환기(121)를 갖는 적어도 외부 열 생성기를 포함하며, 상기 유체는 이중 채널을 통해서 회전하는 연결부에 주입된다. 예를 들어서, 신속 반응 스팀 생성기에 의해서 생성된 비세정된 스팀(black steam)이 유리하게는 온도 제어 유체로서 사용될 수 있다;
● Johnson Fluiten로 지칭되는 동심 이중 채널(도 2)을 갖는 회전식 연결부로서, 이 이중 채널은 처리대상(100)과 직접 접촉하는 제2 자켓(112)을 가열하는 제1 컨디셔닝 유체(122)의 캐비티 내로의 유입을 가능하게 하며, 또한 상기 이중 채널은 상기 유체를 외측 파이프(126)를 통해서 회전식 연결부 내로 다시 배출시키는 역할을 한다;
● 이와 달리 스팀을 상기 처리 챔버(114) 내로 공급하거나, 상기 고정된 연결부(130)를 통해서 진공을 흡입하기 위한 수단(130-4)으로서, 이 수단은 또한 필터링 시스템(137, 138), 진공 펌프(131-2), 스팀 생성기(133-4)를 포함한다;
● 상기 회전식 연결부(120)에 있어서 수평 회전 축(150) 상에 대칭적으로 배치된 챔버(114)(도 1 및 도 3)용의 조인트 역할 디바이스(joint service device)로서, 상기 조인트 역할 디바이스는 스팀 또는 살균 공기를 주입하고 진공 추출을 위한 단일-채널 및 양방향 타입이며, 상기 조인트 역할 디바이스인 연결부(130)는 지지 구조체에 고정 및 일체화되고, 특정 필터링 시스템(137, 138)을 가지면서 챔버(114) 내측에서 종단되며, 포지티브 압력 또는 네거티브 압력 하에서 탱크(110)의 회전을 가능하게 하는 기계적 밀봉을 위한 밀봉 요소(136)를 갖는다;
● 챔버(114) 내측에 있는 자가 세정 타입의 여과 및 확산 시스템으로서, 이 시스템은 웨지 와이어 스크린(wedge wire screen)(137, 138)으로 지칭되는 타입의 특정 필터를 포함하며, 이러한 여과 및 확산 시스템은 진공 추출 단계 동안에 챔버(114)를 떠나는 공기 또는 스팀을 효과적으로 여과시키며, 이 필터의 효과적인 세정이 동시에 수행되게 스팀 또는 살균 공기의 통과가 가능하게 한다. 이러한 여과 및 확산 시스템은 처리대상(100)이 다양한 보조 구성요소들 내로 이동하는 것을 방지하며, 또한 다음 단계를 위해서 자체적으로 최고의 효율 및 안전성으로 상기 용기(110)의 회전을 방해하지 않으면서, 세정 상태를 유지 준비시킨다.
● 바람직하게는 단일 스테이지 또는 액체 링 진공 펌프로서 지칭되는 타입의 외부 진공 펌프(131, 132)로서, 이는 짧은 시간에 그리고 고압으로 챔버(114) 내에서 진공을 형성하는데 적합하며 이로써 스팀을 신속하면서 균일하게 수용하도록 처리대상(100)을 준비시킬 수 있다;
● 스테인레스 스틸로 이루어진 스팀 생성기(133, 134)로서, 이 생성기는 포화된 스팀 조건들에서 상기 처리대상(100)을 처리하기 위해서 튜브(135), 상기 연결부(130) 및 상기 필터(137)를 통해서 세정된 스팀을 챔버(114) 내로 주입하기 위한 것이다. 선택사양적으로, 스테인레스 스틸로 된 스팀 변환기와 함께, 이중 자켓부의 캐비티를 가열하기 위해서 사용되는 타입의 스팀을 생성하는 카본 스틸 스팀 생성기를 사용할 수 있으며, 상기 스팀 변환기는 비세정된 스팀을 바람직하게는 삼투수(osmotic water)로 이루어진 세정된 스팀으로 변환시키며, 이러한 세정된 스팀은 처리대상들과 직접 접촉하여서 프로세스 스팀으로 사용된다;
● 용기(110)의 회전을 제어하고 또한 투입 및 반출(145)을 위한 용기의 위치를 제어하기 위한 센서들, 수평 회전 축(150) 주변에 있는 회전 위치 추적기(locator)(146), 및 예를 들어서, 압력 트랜스듀서(162)에 연결되고 투입 - 반출 밸브(116)의 최종 스위치에 연결되는 전기 회전식 연결부를 갖는 타입의 전송 데이터 수집부(147)가 존재한다;
● 또한, 투입 및 반출을 작용시키기 위한 공압 연결부(pneumatic coupling)(127)가 존재한다;
● 참조 도면들에서는 도시되지는 않았지만, 주변 필터링된 공기를 챔버 내로 주입하기 위한 밸브를 갖는 살균 타입의 외부 필터, 오토클레이브 내로의 스팀 주입을 정밀하게 제어하기 위한 비례제어 밸브(proportional valve) 타입의 모터화된 밸브, 최적 성능을 위해서 진공 펌프로 냉각 유체를 공급하는 워터 칠러(water chiller)에 연결된 열 교환기, 응축형 배출(condensate evacuation) 시스템을 사용하여서 스팀을 냉각 및 응축시키고 사이클 동안에 물 소비량을 졸이기 위한 응축 회복 시스템을 갖는 열 교환기, 상기 용기 내로 필터링되고 압축된 공기를 공급하며, UV 광 소스를 구비하여서 미생물이 축적되는 것을 방지하기 위한 이른바 무-오일 스크루 압축기(oil-free screw compressor) 타입의 외부 공기 압축기, 및 압력 용기들의 안전성을 위한 통상적인 시스템들이 더 포함된다;
● 오토클레이브(10) 및 전체 프로세싱 절차(20)의 자동 제어를 위한 PLC 타입(programmable logic controller)의 전자적 제어기(163)로서, 이 제어기는 예를 들어서 이른바 Siemens Simatic S7 - 300 - CPU314C 제어기일 수 있으며, 이러한 제어기는 원격 지원 및 고장처리(trouble shooting)를 위해서, 인터넷에 연결되기 위한 라우터 및 이더넷 네트워크로 연결되기 위한 카드를 포함하며, 또한 터치 스크린을 갖는 PC에 연결되며, 이 PC 상에는 처리 프로세스를 위한 프로그램들이 설치되고, 원격 지원을 위해서는, 예를 들어서, Simatic WinCC RT와 같은 맞춤화 가능한 소프트웨어가 설치된다. 상기 PLC 는 전기적 제어 보드 내에 장착될 수 있다.
이어서, 상기 PLC(163)는 처리될 처리대상(100)에 특정되거나, 처리대상들의 배합에 특정된 상기 회전 오토클레이브(10) 및 프로세싱 방법(20)의 함수로서 그리고 수행될 특정 처리에 기초하여서 맞춤화되고 파라미터화되는 통상적인 타입의 소프트웨어를 사용하여서 관리된다. 보다 구체적으로, 본 발명에서는, 오퍼레이터가 수행될 특정 절차를 특성화하는 파라미터들 및 명령어들(instructions)의 완성된 세트를 포함하는 특정 처리 프로그램을, 상기 PLC에 연결된 상기 터치 스크린을 사용하여서 신속하게 그리고 직관적으로 선택함으로써 전체 처리 사이클이 수동으로 개시되도록, 상기 소프트웨어는 맞춤화되고 파라미터화된다. 산업용 제품 및 품질의 적합한 관리를 가능하게 하기 위해서, 상기 프로그램은 실행될 경우에 다수의 표준화된 루틴 정보들, 예를 들어서, 다음으로 한정되지 않지만, 날짜, 로트 번호, 프로세싱된 제품의 이름, 오퍼레이터 이름, 사이클의 시퀀스 번호와 같은 정보와 조합될 것이다.
상기 PLC(163)는 측정된 값들에 따라서 프로세스를 신속하게 제어하도록, 적어도, 상기 처리대상의 온도, 챔버의 온도, 이중 자켓부의 온도, 압력, 파스퇴르 살균 단계의 지속 기간, 회전 속도인 프로세스의 중요한 변수들에 따라서 파라미터화된 상기 소프트웨어를 사이클의 전체 스테이지에 걸쳐서 자동적으로 그리고 정확하게 제어하는 것을 가능하게 하며, 이러한 변수들은 모두가 상기 센서들에 의해서 모니터링 및 제어된다. 사이클의 말미에서, 설정된 값들로부터의 종국적 편차들을 포함하여서, 프로세스 실행 동안에 기록된 모든 값들을 자동으로 얻을 수 있다.
상기 회전식 오토클레이브(10)는, 상기 처리 챔버로의 상기 회전식 연결부(120) 및 제2 연결부(130) 내에서 결합되는 고정형 요소 및 회전형 요소에, 복잡한 방식으로 다중 기능들이 통합되며, 상기 회전식 연결부(120) 및 제2 연결부(130) 양자는 모두가 수평 회전 축(150) 상에 그 중앙이 놓인다. 특히, 경사형 균형 회전 용기(Iinclined and balanced rotating vessel)(110)의 특정 설계에 적응되는 방식으로 고정되고 형상을 갖는 상기 단일 필터(137)로 인해서, 상기 용기는 상기 이중 자켓부(120-1)의 캐비티의 스팀 주입(131-2), 진공 추출(133-4) 및 온도 제어와 상관없이 자유롭게 회전할 수 있으며, 이러한 스팀 주입, 진공 추출 및 온도 제어와 같은 기능들이 각 개별 처리 프로그램에서 결정되고 배치된 절차에 따라서 개별적으로 또는 조합되어서 실행되게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 구축된 회전 오토클레이브(10)는 바람직하게는 60°C 내지 99°C의 온도 범위, 낮은 파스퇴르 살균 압력에서 최적화된 파스퇴르 살균 처리들을 수행하는 것을 가능하게 하지만, 또한 100°C 내지 121 °의 온도 범위에서 그리고 보다 높은 압력에서의 멸균 처리도 수행하는 것을 가능하게 한다; 이러한 파스퇴르 살균 처리 및 상기 고온 멸균 처리는 2 내지 15 rpm의 회전 속도에서 수행되는 완벽한 배합 동작과 조합되어서, 패키징된 배합되고 파스퇴르 살균 처리된 완성된 제품(100)을 또한 제공한다.
상술한 바와 같이 구축된 상기 회전 오토클레이브(10)는 순차적 동작 단계들(단계들 A - G) 형태의 입자 처리 프로세스(20)에 의해서, 의도된 목적들을 산업상의 스케일로 달성하는 것을 가능하게 하며, 이러한 동작 단계들은 각각의 하위-단계들(하위-단계들 A1 - G4)을 포함하며, 상기 프로세스(20)는 이하에서 기술되고 또한 단순화된 개략적 참조 도면으로 요약될 것이다(도 4).
단계 A): 이 단계는 재료 또는 다수의 재료들의 투입 단계를 지칭하며, 다수의 타입들인 경우에는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 A1): 예를 들어서, PLC 타입(163)의 상기 제어기에 연결된 통상적인 터치 스크린에 의해서, 적어도 처리대상 온도, 챔버 온도, 이중 자켓부의 온도, 압력, 파스퇴르 살균 단계의 기간, 회전 속도와 같이, 처리를 특성화하는 주 파라미터들에 대한 값들을 적합하게 설정함으로써 상기 단계들 및 하위-단계들을 순차적으로 활성화시키는 특정 프로그램을 선택함으로써 프로세스를 개시한다; 여기서, 상기 프로그램은 따라서, 수행할 처리 및 특정 처리대상에 따라서, 오토클레이브(10)를 자동으로 그리고 정확하게 조절하는 표준화된 정보 및 설정사항들의 집합에 실질적으로 대응한다. 추가적으로, 상기 PLC를 통해서, 예를 들어서, 사이클 수, 로트 번호, 처리된 처리대상에 대한 상세사항, 및 온도, 압력 및 시간 등과 같은 처리대상의 효과적인 파스퇴르 살균에서 중요한 모든 처리 파라미터들과 같은 적어도 표준화된 기록사항들이 존재한다;
● 하위-단계 A2): 상기 회전 오토클레이브(10)가 재료(100)를 투입하기 위한 위치에서 용기(110a)와 함께 자동으로 회전하며, 이때에 주 개구부(115a)는 외부 공급 호퍼(feeding hopper)(170) 바로 아래의 상단부(151a)(도 1)에 위치하며, 이 공급 호퍼는 바람직하게는 중력에 의해서, 또는 압력에 의해서 재료를 배출하는 타입의 호퍼이며, 이어서 주 개구부(115a)에 통합 설치된 밸브(116)가 개방된다;
● 하위-단계 A3): 공급 호퍼(170)가 체결되고 이어서 배치(batch)라고 지칭되는 처리될 재료가 배출된다. 이 배치는 일반적으로 그러나 그런 것은 아니지만, 순차적으로 투입되는 하나의 처리대상 또는 몇몇 처리대상들을 포함할 수 있다;
● 하위-단계 A4): 일단 투입이 완료되면, 개구부 및 밸브(115, 116)에 대한 세정이 잔여 재료를 제거하도록 공기의 흡입에 의해서 수행되며, 이어서 공급 호퍼(170)를 분리하고 밸브를 닫는다.
단계 B): 단일 재료 또는 재료들의 응집체로 구성될 수 있는 처리대상(100)의 타입에 의해서 요구되는 경우에, 이른바 템퍼링이 또한 배합과 함께, 프로그램에 따른 기간 동안 및 프로그램에 따른 온도 레벨로 재료(100)를 예열시키도록 설계되며, 이로써 프로세싱을 표준화 및 가속화시킬 수 있으며, 이러한 단계 B 는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 B1): 스팀 또는 물과 같은 고온 유체에 의해서 이중 자켓부(111, 112)의 캐비티(113)를 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 따라 자동으로 예열하며, 상기 처리대상(100)은 제2 자켓(112)에 의한 대류를 통해서 가열된다;
● 하위-단계 BR ): 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램을 따라 수평 회전 축(150)을 중심으로 용기(110)를 자동으로 회전시키며, 이로써 2 rpm 내지 15 rpm 간에서 설정될 수 있는 한정된 회전 속도 및 특정 경사진 구성(151a-b)으로 인해서 처리대상을 균일하게 가열하기 위해서, 처리대상(100)이 특정하게 효율적인 방식으로 배합된다. 바람직한 실시예에서, 상기 하위-단계들 B1 및 BR은 동시에 그리고 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 설정된 완료 시간 동안에 수행된다.
단계 C): 사전-진공화(pre-vacuum)라고 지칭되는 단계가 급속 진공 추출(131-2)에 의해서 챔버(114) 내의 처리대상(100)의 온도를 단시간에 상승시키는 것을 가능하게 하며, 이후에 스팀(133-4)이 신속하게 주입된다. 상기 진공 추출 및 상기 스팀 주입은 오직 단일 필터(137)만을 통과하며, 이 필터는 양방향이면서 자기 세정 기능을 갖는 웨지 와이어 스크린(wedge wire screen)으로 지칭되는 타입이다(도 1 및 도 3). 이 단계에서, 용기(110)는 재료의 전체 체적을 통과하는 스팀의 침투를 최적화하고 공기의 균일한 제거를 실현하도록 하는 방식의 프로그램에 의해서 설정된 설정 속도로 회전한다. 따라서, 상기 단계 C는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 C1): 챔버(114) 내의 공기를 고속 자동 배출시키며, 이로써 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 설정된 목표 압력 값에 따라서 진공을 생성한다;
● 하위-단계 C2): 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 설정된 목표 압력 값에 도달할 때까지 챔버(114) 내측에 스팀을 자동으로 주입한다;
● 하위-단계 CR ): 하위 단계 C1 및 하위 단계 C2 동안에, 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 따라서 용기(110)를 자동으로 회전시킨다;
특히, 상기 하위-단계들 C1 및 C2는 상기 프로그램에 의해서 요구된다면, 수회 반복될 수 있다. 이와 관련하여서, 스팀 주입을 최적화시키고 후속하는 단계 D 를 위해서 처리대상(100)을 적절하게 콘디셔닝하기 위해서, 상기 단계 C는 언제나 하위-단계 C1으로 지칭되는 진공 추출과 함께 시작하고 하위-단계 C2로 지칭되는 스팀 주입으로 종료된다는 것이 주목된다. 따라서, 처리될 특정 재료 및 수행될 특정 처리에 따라서, 상기 단계 C는 한번 수행되거나, 반복적으로 수행되어서, 처리 대상의 전체 체적 내로 스팀의 적합한 침투량을 달성할 수 있다. 이러한 단계 C의 제어는 진공 추출 단계 및 스팀 주입 단계 양자에 대한 프로그램에 의해서 설정된 목표 압력 값들에 도달하도록 되며, 이는 처리대상이 최소의 수분 함량으로 가열되도록 가능한 한 단 시간에 이러한 단계 C를 성공적으로 마치도록 하기 위한 것이다.
단계 D): 일반적으로 파스퇴르 살균 단계로 지칭되는 단계로서, 이 단계는 박테리아 함량을 줄이기 위한 주요 단계이며, 이전의 단계 C로부터 획득된 조건들로부터 시작하여서, 포화된 스팀 조건들에 대응하는 압력에 도달할 때까지 챔버(114) 내로 스팀의 자동 주입이 발생하고, 이로써, 처리대상(100)이 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 의해서 규정된 바와 같은 파스퇴르 살균 온도에 도달할 때에, 실제 처리 기간을 측정하기 시작한다. 이어서, 이러한 단계 D 동안에, 가변 파라미터들의 조절이 포화된 스팀의 알려진 특성에 따라서, 즉 처리대상(100)의 특정 온도 값에 대응하는 챔버(114) 내의 압력 값들을 설정하고, 가능하게는 또한 이중 자켓부의 캐비티(113, 121-3) 내의 유체의 온도를 조절함으로써 수행된다. 상기 단계 D는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 D1): 파스퇴르 살균 또는 멸균을 위한 정확한 온도 레벨에, 처리대상(100)에서, 도달할때까지 챔버(114) 내로 스팀을 자동으로 주입한다;
● 하위-단계 D2): 가열 처리의 전체 기간 동안에, 챔버(114) 내의 정확한 압력 레벨 및 재료(100)의 파스퇴르 살균 온도를 자동으로 유지한다;
● 하위-단계 DR): 상기 하위 단계들 D1 및 D2 동안에, 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 설정된 값들에 따라서 용기(110)를 자동으로 회전시킨다;
특히, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 정확한 레벨의 파스퇴르 살균 온도는 60°C 내지 121°C이며, 이러한 가열 처리의 정확한 기간은 통상적으로 1분 내지 20분이지만 이로 한정되지 않으며, 이러한 파라미터들은 고려되는 처리되는 재료들의 조합, 특정 재료, 및 특정 처리에 따라서, 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 설정되고 자동으로 제어된다. 예를 들어서, 다음으로 한정되지는 않지만, 호두와 건포도와 귀리의 배합의 타입의 통상적인 파스퇴르 살균 처리에 대한 규정된 처리 값들은 파스퇴르 살균 온도 95°C 및 적어도 8분의 처리 기간이며; 또한, 바닐라 분말에 대한 통상적인 멸균 처리에 대하여서는, 규정된 온도 레벨은 115°C이며, 적어도 12분의 처리 기간이다.
또한, 상기 온도 및 압력 센서들(160-2) 및 설정된 온도의 함수로서 정확한 압력 레벨을 자동으로 제어하는 제어기(163)를 주로 포함하는 통합 제어 시스템으로 인해서, 상기 오토클레이브(10)는 또한, 처리 시에 주입되는 스팀의 양을 제어하는 조절 타입의 밸브에 의해서, 장시간 동안에 포화된 스팀의 조건들에서 챔버(114) 내부를 정확하게 유지시킬 수 있으며, 이를 위해서, 필터(137)를 통한 스팀 주입 및 이중 자켓부 간의 캐비티(113)의 온도가 연속하여서 조절된다. 추가적으로, 상기 오토클레이브는 배합 동작 동안에도 최적화된 방식으로 이러한 조건들을 생성 및 유지하는 것을 가능하게 하며, 오토클레이브는 챔버 내측의 조건들을 제어하는 다양한 보조 장치들(120-3, 130-4, 137)에 대해서 독립적으로 회전하도록 설계된다. 오토클레이브는 상기 포화된 스팀으로의 처리대상의 균일한 노출을 최적화시키는 방식으로, 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 의해서 자동으로 설정된 속도로 회전한다; 파스퇴르 살균 또는 멸균 처리를 위해서 설정된 시간의 말미에, 처리 단계는 자동으로 후속하는 단계 E으로 진행한다.
단계 E): 이 단계는 후-진공(post-vacuum) 단계로 지칭되며, 이 단계는 재료(100)를 냉각 및 건조하도록 설계되며, 그의 처리 기간은 처리될 처리대상에 따라서 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 의해서 규정된다. 따라서, 상기 단계 E는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 E1): 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에서 규정된 압력 목표 값에 따라서 챔버(114) 내부에 진공을 자동으로 생성한다;
● 하위-단계 E2): 선택사양적으로, 펄스화된 건조(pulsated drying) 구성에서, 사전 선택된 목표 압력에 도달할 때까지 주변 공기가 밸브를 개방함으로써 외부 살균 필터를 통해서 방출된다;
● 하위-단계 ER ): 상기 하위 단계 E1 및 결국에는 하위 단계 E2 동안에 하위 단계 A1에서 참조되는 프로그램에 따라서 용기(110)를 자동으로 회전시켜서, 처리를 균일화시킨다;
특히, 상기 단계 E에 있어서, 하위-단계 E1에서 참조되는 바와 같은 진공 사이클들이 사전-선택된 기간 동안에 하위-단계 E2에서 참조되는 바와 같은 살균 공기의 주입과 교번하는 펄스화 타입의 후-진공 단계와, 규정된 최소 목표 압력이 하위-단계 E1에서 참조된 바와 같이 도달하고 이어서 사전규정된 기간 동안에 유지되는 간단한 고정식 타입의 후-진공 단계 간에서 선택할 수 있는 옵션이 존재한다. 분말들이 펌프(131)에 의해서 오토클레이브(110) 외부로 반송되는 것을 피하기 위해서 진공은 웨지 와이어 스크린(137)을 통해서 추출된다. 오토클레이브 내로 주변 공기를 도입할 시에, 이러한 주변 공기는 이 공기로부터 처리대상이 오염되는 것을 막기 위해서 외부 살균 필터를 통과할 것이다. 오토클레이브 내부의 네거티브 압력과 외부의 주변 압력 간의 압력 차로 인해서, 공기는 자연적으로 오토클레이브 내로 흐를 것이다. 일단 규정된 후-진공 시간이 도달하면, 시스템은 후속하는 단계 F로 자동으로 전환할 것이다.
단계 F): 이른바 통기(venting) 단계는 처리대상의 반출을 수행하기 위해서, 대기압으로 상기 챔버(114)를 복귀시킨다. 따라서, 이러한 단계 F는 적어도 다음과 같은 하위-단계들을 포함한다:
● 하위-단계 F1): 외부 살균 필터에 연결된 밸브를 자동으로 개방하여서, 여전히 진공 조건들 하에서 자연적으로 살균 공기를 챔버(114) 내로 방출시킨다;
● 하위-단계 F2): 주변 압력 레벨에 도달하며, 안전성을 이유로, 오토클레이브는 다음의 마지막 단계 G의 수동 활성화를 대기하는 대기 상태로 유지된다;
● 하위-단계 FR ): 하위 단계 F1 동안에 하위 단계 A1에서 참조된 프로그램에 따라서 용기(110)를 자동으로 회전시킨다.
단계 G): 방출 단계로 지칭되며, 안전성을 이유로, 이 단계는 오퍼레이터에 의해서, 바람직하게는 제어기(163)에 연결된 터치 스크린을 통해서 수동으로 활성화되며, 이로써 다음과 같은 하위-단계들이 개시된다:
● 하위-단계 G1): 오토클레이브(10)가 그의 반출 위치(110b)(도 1)로 자동으로 회전하여서 주 개구부(115b)가 하단에 위치하며, 외부 방출 수용부를 향하게 된다.
● 하위-단계 G2): 상기 방출 수용부와 개구부가 서로 연결되는데, 이와 달리 고객의 요건들에 따라서는, 주 개구부(115b) 아래에 위치한 호퍼 내로 중력에 의해서 재료가 직접적으로 방출되거나 조밀한 상태의 공압 이송 라인 내로 방출되기도 한다;
● 하위-단계 G3): 상기 개구부(115b)에 통합된 밸브(116)를 개방하고 처리된 재료(100)의 완전한 방출이 완료된다;
● 하위-단계 G4): 방출 단계가 완료되면, 상기 밸브(116)의 잔여 재료를 공기 흡입 시스템에 의해서 세정하며, 후속하여서, 오토클레이브(10)가 상기 처리 프로세스(20)에 따른 다음 사이클을 준비한다.
결과적으로, 상기 회전 오토클레이브(10)의 챔버(114) 내로 투입된 분말 형태 또는 입자들로서의 저 수분 함량의 부피가 나가는 유기 재료가 상술한 처리 프로세스(20)에 따라서 산업적으로 처리될 수 있으며, 유리하게는 상술한 문제들을 해결하며 의도된 목적들을 달성한다. 또한, 상기 회전식 오토클레이브(10)의 특정 건설적인 구성으로 인해서, 저 수분 함량을 갖는 분말 또는 입자들 형태의 임의의 부피가 나가는 유기 재료에 대하여 배합 및 파스퇴르 살균 - 멸균 처리를 겸하여서 수행할 수 있으며, 해당 프로세스는 해당 용도의 압력 및 온도 및 균일도를 특정하게 참조하여서 그리고 또한 새로운 처리대상들에 대한 새로운 프로그램들에 따라서, 상기 처리 시스템을 특성화하는 모든 동작 파라미터들의 광범위한 가변성에 맞게 맞춤화 가능하다. 추가적으로, 본 발명은 오염 가능성을 크게 줄이도록 세정을 최적화시키는 것을 가능하게 하며, 이를 위해서, 예를 들어서, 특정한 양방향 자가 세정 필터(bidirectional self cleaning filter)(137)가 구비되고, 또한 재료들이 변경될 때에, 자동 세정 사이클이 수행되며 이 자동 세정 사이클은 재료와 접촉하는 모든 표면들의 완벽하고 용이한 위생 처리를 위해서 챔버(114) 내측으로 주기적으로 진입하는 것을 가능하게 하는 맨홀(117) 타입의 개구부에 의해서 집중적인 세정을 통해서 개선될 수 있으며, 상기 모든 표면들은 특히 평탄하며 내부의 가동 요소들 또는 돌출부들이 존재하지 않는다.
상술된 본 발명은 유리하게는 상기 재료(100)가 자동화된 방식으로 처리되게 하며, 저감된 동작 비용으로 높은 품질을 달성할 수 있으며, 높은 생산량에 또한 적합하다.
비한정적으로, 본 발명(10, 20)의 실제적 사용의 실례는 다음과 같다: 특히, 귀리, 건포도 및 호두를 포함하는 시리얼들의 배합물에 대해서 최적화된 파스퇴르 살균 처리에서 사용된다. 이를 위해서, 상기 프로세스(20)는 다음과 같이 규정된 상기 단계들 및 하위-단계들을 제공한다:
투입 단계 A):
● 하위-단계 A1): 터치 스크린 상에서 처리 프로그램 선택;
● 하위-단계 A2): 모든 처리대상들에 대해서 동일하게 투입 위치로 이동하고 밸브를 개방함;
● 하위-단계 A3): 모든 처리대상들에 대해서 동일하게 표준 투입/시작 절차 수행;
● 하위-단계 A4): 밸브를 세정하여 닫고, 모든 처리대상들에 대해서 동일하게 공급 호퍼를 후퇴시킴;
템퍼링 단계 B):
● 하위-단계 B1): 목표 처리대상 온도: 30°로 예열시킴;
● 하위-단계 BR): 하위 단계 B1 동안에 회전 속도: 8 rpm으로 회전시킴;
전-진공 단계 C):
● 하위-단계 C1): -0.91O 바의 목표 레벨로 전-진공을 개시함;
● 하위-단계 C2): 1 바의 압력 목표 레벨로 스팀을 주입함;
● 하위-단계 CR): 하위 단계들 C1 및 C2 동안에 회전 속도: 8 rpm로 회전시킴;
파스퇴르 살균 단계 D):
● 하위-단계 D1): 1 바의 압력 목표 레벨로 스팀을 주입하는 것을 중지시키고 특정 파스퇴르 살균 온도 100°C에 도달함;
● 하위-단계 D2): 이중 자켓부의 온도 및 처리 압력을 조절하여서 포화된 스팀 조건들을 특정된 파스퇴르 살균 시간인 9분 동안 유지함;
● 하위-단계 DR): 하위 단계들 D1 및 D2 동안에 회전 속도: 8 rpm로 회전시킴;
후-진공 단계 E):
● 하위-단계 E1): 설정 목표 압력 -0.820 바에 도달할 때까지 진공 밸브를 개방함으로써 진공울 추출함;
● 하위-단계 E2): 10분의 설정된 목표 시간 동안에 진공을 계속적으로 추출함;
● 하위-단계 ER): 하위 단계들 E1 및 E2 동안에 회전 속도: 8 rpm로 회전시킴;
통기 단계 F):
● 하위-단계 F1): 오토클레이브 내의 압력이 주변 압력에 도달할 때까지 주변 공기를 살균 필터를 통해서 오토클레이브 내로 도입함;
● 하위-단계 F2): 수동 활성화를 대기함;
● 하위-단계 FR): 하위 단계들 F1 및 F2 동안에 회전 속도: 8 rpm로 회전시킴;
반출 단계 G):
● 하위-단계들 G1) 내지 G4): 모든 처리대상들에게 동일하게 표준 배출 절차를 수행함.
본 발명에 의해서 기술된 바와 같이 구현되면서 상기 프로세싱 방법(20)에 따라서 사용되는 회전식 오토클레이브(10)를 사용하면, 종래 해법들에 비해서 파스퇴르 살균 및 배합 성능을 증가시킬 수 있다. 도 5에서 그래픽적으로 도시된 비한정적 실질예에 의하면, 상술한 파스퇴르 살균 사이클의 파라미터들은 귀리, 건포도 및 호두를 포함하는 시리얼들의 배합물의 파스퇴르 살균에 대해서 최적화되며, 이는 상기 단계들 B 내지 F 동안의 온도 및 압력의 값들 간의 직접적 관계를 말하는 이중 도면으로 도시된다. 특히, 파스퇴르 살균의 이러한 프로세스는 매우 효과적이며 또한 반복가능하다고 알려졌으며; 보다 구체적으로는, 일련의 9회의 사이클들의 파스퇴르 살균이 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium)이 감염된 시리얼 배합물에 대해서 수행되었으며, 제거된 병원성 미생물들의 값을 규정하는 로그 스케일 상에서 로그 감소 방식으로 상기 처리의 효율성이 측정되었으며(도 6), 이러한 결과들이 최소 6.4 내지 최대 7.25 사이에서 구성되며, 약 7과 동일한 평균을 나타냈으며, 이는 오늘날 사용되는 파스퇴르 살균의 통상적인 방식들에 의해서 통상적으로 달성되는 값들, 대략적으로 5 로그 감소에 대응하는 값에 비해서, 약 일백 배 정도의 박테리아 함량 감소에 대응한다.
추가적으로, 도 5에서 상술한 바와 같이 특정하게 처리된, 상기 귀리, 건포도 및 호두를 포함하는 시리얼들의 상기 배합체에 있어서, 배합의 품질을 측정하며 통상적으로 배합 성능으로 지칭되는 파라미터는 우수하였으며, 반출 단계 G 및 투입 단계 A 동안에 취해진 샘플들 내에서 측정된 습도 값들도 우수하였음이 주목된다.
10: 오토클레이브
100: 처리대상
110: 용기
111: 제1 자켓
112: 제2 자켓
113: 처리 캐비티
114: 처리 챔버
114a: 표면
115: 개구부
116: 밸브,
117: 맨홀
118: 시야 유리
119: 지지 레그;
120: 제1 연결부
121: 외부 가열기
122: 제1 컨디셔닝 유체
123: 제2 컨디셔닝 유체
124: 플랜지
125: 고정식 지지부
126: 외부 파이프
127: 공압 연결부
130: 제2 연결부
131: 제1 진공 펌프,
132: 제2 진공 펌프
133: 제1 스팀 생성기
134: 제2 스팀 생성기
135: 연결 파이프
136: 기계적 밀봉
137: 제1 필터 시스템
138: 제2 필터 시스템
140: 모터
141: 체인 시스템
142: 기어
143: 측방향 지지 레그
144: 회전식 지지부
145: 포지셔닝을 위한 고정식 센서
146: 회전 위치 추적기
147: 수집부
150: 수평 회전 축
151: 길이방향 축
160: 챔버 온도 프로브,
161: 처리대상 온도 프로브,
162: 압력 트랜스듀서
163: 전자적 제어기
170: 외부 공급 호퍼
11Oa: 투입 위치에서의 용기 도시
11Ob: 반출 위에서의 용기 도시
115a: 투입 위치에서의 개구부 도시
115b: 반출 위치에서의 개구부 도시
151a: 투입 위치에서의 길이방향 축
151b: 반출 위치에서의 길이방향 축
100: 처리대상
110: 용기
111: 제1 자켓
112: 제2 자켓
113: 처리 캐비티
114: 처리 챔버
114a: 표면
115: 개구부
116: 밸브,
117: 맨홀
118: 시야 유리
119: 지지 레그;
120: 제1 연결부
121: 외부 가열기
122: 제1 컨디셔닝 유체
123: 제2 컨디셔닝 유체
124: 플랜지
125: 고정식 지지부
126: 외부 파이프
127: 공압 연결부
130: 제2 연결부
131: 제1 진공 펌프,
132: 제2 진공 펌프
133: 제1 스팀 생성기
134: 제2 스팀 생성기
135: 연결 파이프
136: 기계적 밀봉
137: 제1 필터 시스템
138: 제2 필터 시스템
140: 모터
141: 체인 시스템
142: 기어
143: 측방향 지지 레그
144: 회전식 지지부
145: 포지셔닝을 위한 고정식 센서
146: 회전 위치 추적기
147: 수집부
150: 수평 회전 축
151: 길이방향 축
160: 챔버 온도 프로브,
161: 처리대상 온도 프로브,
162: 압력 트랜스듀서
163: 전자적 제어기
170: 외부 공급 호퍼
11Oa: 투입 위치에서의 용기 도시
11Ob: 반출 위에서의 용기 도시
115a: 투입 위치에서의 개구부 도시
115b: 반출 위치에서의 개구부 도시
151a: 투입 위치에서의 길이방향 축
151b: 반출 위치에서의 길이방향 축
Claims (6)
- 입자 타입의 저 수분 함량의 처리대상(100)을 교반 및 배합하고, 파스퇴르 살균 - 멸균 처리를 위해 포화된 스팀 조건에서 사용되기 위한 자동 회전 오토클레이브(10)로서, 완전한 처리 챔버(114) 및 이중 자켓부(111, 112) 형태를 가지는 밀봉형의 폐쇄된 원통형 용기(110)를 포함하며, 상기 이중 자켓부(111, 112)는 처리 캐비티(113)를 갖고, 상기 용기(110)가 전기 모터에 의해서 구동되는, 상기 자동 회전 오토클레이브에 있어서,
상기 용기(110)가 수평 회전 축(150)에 대해서 경사진 길이방향 축(151)을 가지며, 상기 용기(110)의 상기 처리 챔버(114)는 상기 처리대상(100)의 기계적 교반을 위한 돌기들 또는 요소들 없이, 평탄한 내측 표면(114a)을 가지며, 상기 용기(110)는 적어도,
상기 용기를 지지하고 회전시키는 지지 및 회전 수단(140-144, 150);
상기 수평 회전 축(150)과 연결되게 위치한 회전식 연결부인 제1 연결부(120)를 통해서 상기 이중 자켓부의 상기 처리 캐비티(113)의 온도를 제어하는 온도 제어 수단(121-123);
상기 처리 캐비티(113)의 온도 제어 수단(121-123)에 대하여 반대편 측에서, 고정식 연결부인 제2 연결부(130)를 통해서 스팀 주입 또는 진공 추출을 교번적으로 상기 처리 챔버(114)에 공급하는 공급 수단(131-134, 137)으로서, 상기 용기는 여과 및 확산 시스템(137, 138)을 처리 챔버(114) 내측에 또한 구비하고, 고정식 연결부인 상기 제2 연결부(130)는 상기 수평 회전 축(150)에 연결되게 위치하며, 상기 처리 챔버(114)는 고정식 연결부인 상기 제2 연결부(130)에 연결되고 자가 세정 타입이 되는, 상기 공급 수단(131-134, 137);
상기 수평 회전 축에 대한 상기 용기(110)의 위치 및 상기 용기의 회전을 검출하는 센서 수단(145, 150); 및
적어도 상기 온도 제어 수단(121-123), 상기 공급 수단(131-134), 상기 지지 및 회전 수단(140-144)에 그리고 적어도 온도 및 압력 감지 수단(160-162) 및 회전 감지 수단((145)에 통합된 방식으로 연결되어서, 상기 처리 챔버(114) 내의 압력 및 온도 값들을 모니터링하고 자동으로 조절하고, 이로써 상기 용기(110)의 회전 동안에도 그리고 포화된 스팀으로 상기 처리대상(100)의 정확한 처리 조건들을 달성 및 유지시키기 위한 PLC 타입의 전자적 제어기(163)로서, 상기 오토클레이브(10)의 동작 및 전체 처리 프로세스를 자동으로 관리하는 상기 전자적 제어기(163)가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는, 자동 회전 오토클레이브. - 제1항에 있어서,
상기 용기(110)는 개구부(115)가 최고 지점(110a, 115a, 151a)에 있을 시에 처리대상 투입 위치에 도달하며, 상기 개구부(115)가 최저 지점(110b, 115b, 151b)에 있을 시에 처리대상 반출 위치에 도달하는 방식으로 상기 수평 회전 축(150)을 중심으로 회전하며, 상기 개구부(115)는 밸브(116)가 설치되며; 상기 용기(110)는 상기 처리대상(100)의 중량으로 인해서 저속 회전과 겸하여서 교반기-배합기로서 사용되며; 상기 처리 캐비티(113)의 온도 제어 수단(121-123)은 회전식 연결부인 제1 연결부(120)를 통해서 도입되는 고온 유체(122, 123)를 교반시키는 교반기를 갖는 외부 가열기(121)를 포함하며, 회전식 연결부인 제1 연결부(120)는 이중 채널 동심 타입이며, 상기 처리 챔버(114)에 진공 추출 또는 스팀 주입을 공급하는 공급 수단(131-134)은 적어도 하나의 진공 펌프(131-132), 스팀 생성기(133, 134)를 포함하며, 고정식 연결부인 제2 연결부(130)는 단일-채널 및 양방향 타입이며 진공 추출 및 스팀 주입 동안에 상기 압력 용기(110)의 동시적이면서 독립적 회전을 가능하게 하도록 폐쇄 요소를 갖는 기계적 밀봉(136)을 제공하며, 상기 여과 및 확산 시스템은 웨지-형태 와이어 스크린 타입의 필터(137, 138)를 사용하여 이루어지며, 압력 및 온도 감지 수단(160-162)은 상기 이중 자켓부의 처리 캐비티(113) 내의 고온 유체(122, 123)의 압력 및 온도를 감지하는 센서들을 포함하며, 상기 제어기(163)는 처리될 처리대상(100) 및 수행될 처리에 따라서 사이클이 개시되는 때에 선택되는 자동 처리 방법에 따라서 용기의 동작을 자동으로 관리하도록 상기 밸브(116), 상기 온도 제어 수단(121-123), 상기 공급 수단(131-134), 회전 수단(140-142), 상기 온도 및 압력 감지 수단(160-162)을 전자적으로 통합시키며; 상기 처리 방법은 정확한 포화된 스팀 조건들이 달성되고 용기의 회전 동안에 전체 처리 챔버(114) 내에서 유지되도록 정확한 동작 파라미터들을 사용하여서 상기 제어기(163)에게 명령할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동 회전 오토클레이브. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용기(110)는 식품 등급의 스테인레스 스틸 금속으로 이루어지며, 200 내지 30,000 리터 범위의 처리 챔버(114) 내부 용량을 가지며; 상기 용기(110)는 상기 오토클레이브(10)의 수평 회전 축(150)에 대해서 30°내지 40°범위의 각도로 기울어진 길이방향 축(151)을 가지며; 및 상기 저속 회전 속도는 2 rpm 내지 15 rpm 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 자동 회전 오토클레이브. - 제1항에 따른 자동 회전 오토클레이브에 의해서 연속적 동작 단계들을 갖는 처리 방법(20)으로서, 상기 처리 방법은 적어도 단계 A 내지 단계 G를 로직 시퀀스로 제공하며,
상기 단계 A는 처리대상 투입 단계로서, 기록된 표준형태이며 전기적 제어기에 있는 사전정의된 프로그램을 개시하는 하위-단계 A1; 밸브를 개방하면서 투입 위치로 가는 하위-단계 A2; 상기 처리대상을 상기 용기 내에 투입하는 하위-단계 A3; 및 공기 흡입에 의해서 상기 밸브를 세정하고 공급 호퍼를 후퇴시키고 상기 밸브를 닫는 하위-단계 A4를 적어도 포함하며;
상기 단계 B는 재료를 예열하는 템퍼링 단계로서, 고온 유체, 스팀 또는 물을 도입함으로써 처리 캐비티를 가열하는 하위-단계 B1을 적어도 포함하며;
상기 단계 C는 전-진공 단계로서, 사전결정된 압력 레벨에 도달할 때까지 급속 진공 추출 및 후속하는 급속 스팀 주입에 의해서 단시간에 처리 챔버의 온도를 증가시키며, 상기 진공 및 스팀은 동일한 단일 양방향성 및 자가-세정 필터를 통과하며, 상기 단계 C는 프로그램에 따라서 1 회 또는 반복하여서 실행되고 언제나 진공 추출에서 시작하여서 스팀 주입으로 종료되며, 상기 단계 C는 급속 진공을 실현하는 하위 단계 C1; 급속 스팀 주입을 하는 하위-단계 C2; 상기 하위 단계들 C1 및 C2 동안에 상기 용기(110)를 저속으로 회전시키는 하위-단계 CR을 적어도 포함하며,
상기 단계 D는 파스퇴르 살균 단계로서, 포화된 스팀 조건들 하에서 정확한 파스퇴르 살균 또는 멸균 온도를 유지하기 위해서, 상기 챔버(114) 내로의 스팀의 제어된 주입 및 상기 처리 캐비티(113)의 온도 제어에 의한 조절들이 수행되며, 상기 단계 D는 상기 챔버(114) 내로 스팀을 주입하며 60°C 내지 121°범위에 있는 사전선택된 온도에 대응하는 처리대상(100)에 대한 압력 값들이 달성되는 하위-단계 D1; 규정된 전체 처리 기간 동안에 압력 및 온도 레벨들을 유지하는 하위-단계 D2; 및 상기 하위 단계 D1 및 D2 동안에 상기 용기(110)를 저속으로 회전시키는 하위 단계 DR을 적어도 포함하며,
상기 단계 E는 후-진공 단계로서, 재료를 냉각 및 건조하는 것을 가능하게 하며, 진공을 추출하는 하위-단계 E1; 종국적으로 펄스화된 타입의 처리들로 해서, 살균 공기 필터를 사용하여서 밸브를 통해서 공기를 방출하는 하위-단계 E2; 및 상기 하위 단계 E1 및 종국적으로 E2 동안에 상기 용기(110)를 저속으로 회전시키는 하위 단계 ER을 적어도 포함하며,
상기 단계 F는 통기 단계로서, 배출을 위해서 대기압으로 처리 챔버가 복귀되는 것을 가능하게 하며, 밸브를 개방하여서 주변 압력에 도달할 때까지 살균 공기를 챔버 내로 방출하는 하위 단계 F1; 수동 활성화를 대기하는 하위 단계 F2; 및 상기 하위 단계 F1 동안에 상기 용기(110)를 저속으로 회전시키는 하위 단계 FR을 적어도 포함하며,
상기 단계 G는 반출 단계로서, 수동으로 활성화되며, 상기 용기(110)를 반출 위치로 이동시키는 하위-단계 G1; 배출을 위한 연결을 수행하는 하위-단계 G2; 밸브를 개방하여서 처리대상을 배출하는 하위-단계 G3; 및 밸브를 세정하고 오토클레이브(10)를 후속하는 프로세스 사이클을 위해서 준비시키는 하위-단계 G4를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는, 처리 방법. - 제4항에 있어서,
상기 하위-단계 D2는 전체 사전 정의된 처리 기간 동안의 압력 및 온도 레벨이 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 유지되는 것을 특징으로 하는, 처리 방법. - 제4항에 있어서,
상기 단계 B는 상기 하위 단계 B1 동안에 상기 용기(110)를 저속으로 회전시키는 하위-단계 BR을 포함하는 것을 특징으로 하는, 처리 방법.
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