KR20190069468A - 극저온 냉각 시스템용 가스 제거 장치, 극저온 냉각 시스템, 및 액체 제품을 냉각시키기 위한 방법 - Google Patents

극저온 냉각 시스템용 가스 제거 장치, 극저온 냉각 시스템, 및 액체 제품을 냉각시키기 위한 방법 Download PDF

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마이클 디 뉴맨
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린데 악티엔게젤샤프트
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Abstract

탱크 내에 위치되고, 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 갖는 가스제거 장치; 시스템의 한제 주입기와 유체 연통되어 위치된 가스제거 장치를 포함하는 한제 유체 냉각 시스템; 및 한제 함유 유체를 가스제거 장치로 유동시켜 유동하는 유체의 속도를 감소시키고, 유동하는 유체로부터 한제 가스를 제거하는 것을 포함하는 직접 한제 유체 냉각 방법이 제공된다.

Description

극저온 냉각 시스템용 가스 제거 장치, 극저온 냉각 시스템, 및 액체 제품을 냉각시키기 위한 방법
본 발명은 제한함이 없이 예를 들어 식품 가공 및 제조 산업에서 액체 제품의 온도를 급속하게 감소시키기 위한 직접 극저온 냉각을 위한 시스템 및 방법에 사용하기 위한 가스제거 장치에 관한 것이다.
식품 산업에서, 고온 액체 소스(hot liquid sauce)는 예를 들어 액체 질소와 같은 액체 한제를 이용하는 직접 인라인 냉각 프로세스(direct in-line cooling process)에 의해 냉각된다. 공지된 직접 인라인 냉각 프로세스에 따르면, 냉각될 고온의 소스 제품은 파이프라인을 통해 유동된다. 액체 한제는 원하는 위치에서 파이프라인으로 도입되고, 고온의 유동하는 소소 제품과 직접 접촉되어 이를 냉각시킨다.
직접 인라인 소스 냉각을 위한 액체 한제의 사용과 관련된 하나의 문제점은 파이프라인 내에서 액체로부터 가스로의 한제의 즉각적인 변환이다. 극저온 가스의 급속한 팽창은 파이프라인을 통한 액체의 유동을 가속시키고, 또한 소스 제품을 손상시킬 수 있다. 극저온 가스는 또한 질식제(asphyxiant)이며, 포장하기 전에 소스 제품으로부터 제거되어야 한다.
따라서, 공지된 직접 인라인 극저온 소스 냉각 방법 및 시스템은 가열된 소스를 추가 냉각시키고 그리고 냉각된 소스 제품으로부터 극저온 가스를 제거하기 위해 제 2 냉각 주전자(kettle)를 필요로 한다. 소스는 대기압에서 제 2 주전자로 운반되고, 극저온 가스는 제 2 주전자로부터 배출되며, 다음에 단지 소스가 제품 포장대로 펌핑될 수 있다.
본 실시예는 한제 유체 냉각 시스템을 위한 가스제거 장치로서, 내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크; 상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브; 상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및 상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함하는 가스제거 장치를 제공한다. 가스제거 장치를 구현하는 방법 및 시스템은 이것으로 제한되지 않지만 소스, 스프, 마리네이드, 유제품 또는 다른 가열되거나 저온살균된 액체와 같은 액체 음식 제품의 온도를 급속하게 감소시키는데 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예는 극저온 유체 냉각 시스템으로서, 냉각될 가열된 유체의 공급원을 수용하도록 구성된 탱크; 상기 탱크와 유체 연통되어 있는 파이프라인; 냉각될 유체를 상기 극저온 냉각 시스템을 통해 운반하기 위한 수단; 한제의 공급원; 상기 파이프라인과 유체 연통되어 있는 한제 주입기; 및 상기 한제 주입기로부터 하류에 위치된 가스제거 장치를 포함하며, 상기 가스제거 장치는 상기 한제 주입기와 유체 연통되어 있는 극저온 유체 냉각 시스템을 제공한다. 극저온 유체 냉각 시스템용의 가스제거 장치는 내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크; 상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브; 상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및 상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함한다.
또한, 본 실시예는 직접 극저온 유체 냉각 방법으로서, 냉각될 유체를 파이프라인을 통해 유동시키는 것; 한제 주입기에 의해 유체로 한제를 도입하는 것; 상기 한제 주입기로부터 하류에 위치된 가스제거 장치로 한제 함유 유체를 유동시켜서 유동하는 유체의 속도를 감소시키고, 유동하는 유체로부터 한제 가스를 제거하는 것; 상기 가스제거 장치로부터의 한제 가스를 배출 출구를 통해 배출시키는 것; 및 상기 가스제거 장치로부터의 유체를 제품 출구를 통해 유동시키는 것을 포함하는 직접 극저온 유체 냉각 방법을 제공한다. 직접 극저온 유체 냉각 방법에 사용되는 가스제거 장치는 내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크; 상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브; 상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및 상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함한다.
첨부 도면은 본 명세서에 제공된 장치, 시스템 및 프로세스의 추가적 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 명세서에 제공된 장치, 시스템 및 방법의 실시예를 도시하고, 설명과 함께 본원에 설명된 원리를 설명하는 역할을 하지만 명세서 또는 임의의 청구 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 가스제거 장치의 예시적인 실시예의 절취 사시도이다.
도 2a는 가스제거 장치의 제 1 절두원추형 유체 유동 표면에 결합된 한제 주입기의 측면도이다.
도 2b는 제 2 절두원추형 유체 유동 표면에 결합된 제 1 절두원추형 유체 유동 표면을 포함하는 가스제거 장치의 유체 유동 표면의 측면도이다.
도 2c는 유체 수집기와 결합된 제 2 절두원추형 유체 유동 표면의 하부 부분의 부분 측면도이다.
도 3은 도 1의 가스제거 장치의 횡단면도이다.
도 4는 가스제거 장치의 탱크의 내부의 상면도이다.
도 5는 가스제거 장치를 포함하는 예시적인 인라인 직접 극저온 냉각 시스템의 개략도이다.
여기에는 이것으로 제한되지 않지만 소스, 스프, 마리네이드, 유제품 또는 다른 가열되거나 저온살균된 액체와 같은 액체 음식 제품을 냉각시키기 위한 한제 유체 냉각 시스템용 가스제거 장치가 제공된다. 가스제거 장치는 액체 음식 제품을 냉각시키기 위한 직접 인라인 한제 유체 냉각 시스템용일 수 있다. 가스제거 장치는 직접 한제 냉각 프로세스 동안에 발생된 한제 가스의 제거를 위해 가스제거 장치 내로 유동하는 유체를 수용하도록 구성되어 있는 내부 캐비티를 형성하는 탱크를 포함한다. 가스제거 장치의 탱크는 흐르는 유체를 장치의 탱크의 내부로 주입하기 위한 유체 입구를 포함한다. 가스제거 장치의 탱크는 또한 상기 탱크의 내부로부터 상기 탱크의 내부에 대해서 외부인 위치로 유체를 유동시키기 위한 유체 출구를 포함한다. 탱크는 가스제거 장치를 통해 냉각되는 유체의 유동으로부터 축적된 가스제거 장치의 내부로부터 한제 가스를 배출 또는 다른 방식으로 제거하기 위한 배출 가스 출구를 더 포함한다.
가스제거 장치의 탱크는 탱크의 내부와 그리고 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브를 포함한다. 유체 레벨 센서는, 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 유체의 레벨을 측정하고 그리고 탱크의 내부 내의 유체의 선택된 레벨을 유지하기 위한 목적으로, 탱크의 내부와 그리고 압력 제어 밸브와 연통되어 마련되어 있다. 특정 예시적인 실시예에 따르면, 유체 센서는 탱크의 내부 내의 유체의 레벨을 측정하고, 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 실질적으로 일정한 유체 레벨일 수 있는 선택된 유체 레벨을 유지하기 위해 압력 제어 밸브와 연통되어 있다.
탱크의 유체 입구는 탱크의 상류 단부에 위치되어 있다. 가스제거 장치의 탱크의 내부 내에서 탱크의 유체 입구와 인라인으로 유체 유동 표면이 위치되어 있다. 유체 유동 표면은 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성되어 있다. 탱크의 내부를 통한 유체 유동의 속도를 감소시키면 탱크의 내부 내의 유체의 잔류 시간을 증가시키고, 탱크의 내부 내의 유동하는 유체의 더 많은 표면 영역을 노출시킨다. 가스제거 장치를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키면 유체로부터 보다 많은 한제가 제거되며, 가스제거 장치의 탱크의 가스 배출 출구를 통한 프로세스로부터 보다 많은 한제가 배출된다. 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 유체 유동 표면을 이용하면 인라인 극저온 냉각 프로세스가 소망의 유체 유동 속도에서 작동될 수 있게 하는 동시에, 유체의 속도를 감소시켜서, 생성된 한제 가스가 유체로부터 분리될 수 있고, 프로세스로부터 배출될 수 있다. 유체 유동 표면을 갖는 가스제거 장치를 이용하면 유동하는 유체에 대한 횡단면 유동 영역을 증가시킴으로써 임의의 소망의 유체 유동 속도에서의 유체의 속도 감소를 허용한다.
임의의 적절한 형상의 유체 유동 표면이 장치의 탱크의 내부 내에 위치되면, 탱크의 내부 내의 유체 유동 표면 상으로 유동하는 유체의 속도가 감소되어, 유체의 보다 많은 표면 영역을 탱크의 내부로 노출시키고, 탱크의 내부 내의 유체의 잔류 시간을 증가시킬 수 있다. 특정 예시적인 실시예에 따르면, 가스제거 장치의 내부를 위한 적절한 비제한 유체 유동 표면은 제 1 및 제 2 절두원추형 표면을 포함한다. 제한하지 않는 단지 예로서, 제 1 절두원추형 표면은 대향된 상부 및 바닥 에지를 구비하며, 제 1 절두원추형 표면은 뒤집혀 있으며, 탱크의 유체 입구로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장된다. 제 2 절두원추형 표면은 대향된 상부 및 바닥 에지를 구비하며, 제 1 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 하향으로 그리고 외향으로 연장된다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 유체 유동 표면의 제 2 절두원추형 표면은 제 2 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 바닥 에지까지 표면을 일부분을 따라서 단차형일 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 유체 유동 표면의 제 2 절두원추형 표면은 제 2 절두원추형 표면의 상부로부터 바닥 표면까지 실질적으로 동심으로 단차형일 수 있다.
유체 수집 홈(trough)은 유체 유동 표면을 따라 유동하는 유체를 수집하기 위해 가스제거 장치의 탱크의 근방에 또는 상류 단부에 위치되어 있다. 특정 실시예에 따르면, 유체 수집 홈은 제 2 절두원추형 표면의 바닥 에지에 또는 바닥 에지 근방에 위치되며, 제 2 절두원추형 유체 유동 표면을 따라 외향으로 그리고 하향으로 유동하는 일정 부피의 유체를 수집하도록 구성되어 있다.
가스제거 장치의 탱크는 탱크의 내부로부터 탱크의 내부에 대해서 외부인 원격 위치까지 유체를 방출 또는 달리 제거하기 위한 유체 출구를 더 포함한다. 유체 출구는 유체 수집 홈과 연통되어 있으며, 탱크의 내부로부터 수납 홈 내에 수집된 유체를 제거한다.
가스제거 장치는 가스제거 장치의 탱크의 내부와 연통되어 있는 유체 레벨 센서를 더 포함하며, 상기 유체 레벨 센서는 탱크의 내부 내에 존재하는 유체의 레벨을 검출 및 측정하도록 구성되어 있다. 특정 예시적인 실시예에 따르면, 유체 레벨 센서는 탱크의 상류 단부와 하류 단부 사이의 레벨에 위치되어, 탱크의 내부 내의 유체 레벨을 검출 및 측정하고 그리고 제어기 또는 압력 제어 밸브로 신호를 전송 또는 전달하여, 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 유체의 선택된 레벨을 조정하거나 유지한다. 특정 예시적인 실시예에 따르면, 유체 센서는 탱크의 내부 내의 유체의 레벨을 측정하고, 압력 제어 밸브와 연통되어 있어, 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 실질적으로 일정한 유체 레벨일 수 있는 선택된 유체 레벨을 유지한다. 제한함이 없이 특정 예시적인 실시예에 따르면, 유체 레벨 센서는 유체 유동 표면의 제 1 및 제 2 절두원추형 유체 유동 표면의 상부 에지들과 유체 수집 홈 사이의 레벨에 위치되어 있다.
또한, 본 실시예는 제한하지 않은 예로서 직접 인라인 극저온 유체 냉각 시스템과 같은 직접 극저온 유체 냉각 시스템을 제공한다. 냉각 시스템은 냉각될 가열된 유체의 공급원을 수용하도록 채택되거나 구성된 탱크를 포함한다. 유체 파이프라인은 냉각될 액체 제품의 공급원 탱크와 유체 연통되어 마련되며, 냉각될 유체를 시스템을 통해서 운반하거나 유동시키도록 구성되어 있다. 인라인 한제 냉각 시스템은 인라인 극저온 냉각 시스템을 통해 냉각되게 될 유체를 운반하기 위한 수단을 더 포함한다. 시스템은 시스템으로 주입되고 시스템을 통해 유동하는 유체와 직접 접촉하기 위한 한제와 같은 한제의 공급원을 포함한다. 한제 주입기는 유체 파이프라인과 인라인으로 그리고 유체 연통되어 위치될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 한제 주입기는 유체 파이프라인과 인라인으로 그리고 유체 연통되어 위치되어 있다. 가스제거 장치는 한제 주입기로부터 하류에 위치된다. 특정 실시예에 따르면, 가스제거 장치는 한제 주입기로부터 인라인으로 그리고 하류에 위치된다. 가스제거 장치는 한제 주입기와 유체 연통되어 있다.
특정 예시적인 실시예에 따르면, 가스제거 장치는 한제 주입기로부터 직접 하류에 위치된다. 즉, 한제 주입기의 출구 단부는 가스제거 장치의 탱크의 제품 입구에 직접 결합되어 있다. 변형의 예시적인 실시예에 따르면, 적절한 길이의 제품 파이프라인은 한제 주입기의 출구 단부와 가스제거 장치의 탱크의 제품 입구 사이에 위치될 수 있다. 이들 변형의 예시적인 실시예에 따르면, 한제 주입기는 이들 2개의 부품 사이로 연장되는 추가 길이의 파이프라인을 거쳐서 가스제거 장치의 탱크의 내부와 유체 연통되어 있다.
냉각 시스템의 다양한 부품을 통해서 냉각되는 유체를 운반하거나 또는 유동시키기 위한 수단은 펌프들 및 제어된 밸브들로부터 선택될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 냉각될 유체를 시스템을 통해 유동시키기 위한 수단은 펌프를 포함한다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 냉각될 유체를 시스템을 통해 유동시키기 위한 펌프는 용적형 펌프(positive displacement pump)를 포함한다.
극저온 유체 냉각 시스템은 한제의 공급원을 이용한다. 제한함이 없이 단지 예로서 제공되는 본 실시예에 따르면, 유체를 냉각시키기 위한 적절한 한제는 질소, 이산화탄소 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 용어 "한제(cryogen)"는, 파이프라인으로 주입되고 그리고 냉각될 유동 유체와 직접 접촉되기 전에 약 -320℉ 내지 약 0℉의 온도를 갖는 냉각 물질을 지칭한다. 한제는 한제 주입기, 랜스(lance), 또는 하나 또는 복수의 노즐에 의해 시스템을 통해 유동하는 유체에 직접 주입될 수 있다. 한제의 사용은 개방형 또는 직접 냉각 시스템이며, 직접 주입 단계는 저온의 한제와 고온의 유체 또는 소스 사이에서 대류 상호작용을 발생시켜, 제품에서 더 빠른 열 전달을 제공하고, 따뜻한 한제 가스를 생성한다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 한제는 액체 질소이다.
특정 실시예에 따르면, 한제의 공급원은 냉각될 유체에 한제를 주입하고자 할 때까지 다량의 한제를 보유하기에 적절한 컨테이너, 하우징, 탱크 또는 용기를 포함할 수 있다. 한제를 한제 공급원으로부터 한제 주입기로 운반하기 위한 목적으로 한제 공급 파이프라인은 한제 공급원과 한제 주입기 사이에 그리고 한제 공급원 및 한제 주입기와 유체 연통되도록 위치될 수 있다. 한제 공급원으로부터의 한제의 유동은 한제 공급원으로부터 냉각될 유체로의 한제의 유동 속도를 조절하기 위해서 제어기 및 제어 밸브에 의해 제어될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 한제 공급원 및 주입기는 실질적으로 일정한 한제 주입 속도로 냉각될 유체로 한제를 주입하도록 구성될 수 있다.
직접 한제 냉각 시스템은 후속 가공 또는 제품 포장을 위해 냉각된 유체를 수집하기 위한 적절한 수집 컨테이너를 더 포함할 수 있다. 이러한 컨테이너는 원하는 양의 냉각된 유체의 수집 및 가능한 저장을 위한 임의의 컨테이너, 하우징, 탱크 또는 용기를 포함할 수 있다. 수집 컨테이너는 냉각 시스템의 가스제거 장치를 빠져 나가는 유체 제품 출구와 유체 연통되어 있다. 수집 컨테이너는 냉각된 유체를 컨테이너의 내부로 수용하기 위한 입구를 더 포함한다.
특정의 예시적인 실시예에 따르면, 가스제거 장치의 제품 출구는 시스템의 수집 컨테이너의 제품 입구와 직접 결합될 수 있다. 대안의 예시적인 실시예에 따르면, 적절한 길이의 제품 파이프라인은 가스제거 장치의 유체 출구와 수집 컨테이너의 유체 입구 사이에 위치될 수 있다. 이들 대안의 예시적인 실시예에 따르면, 가스제거 장치는 이들 2개의 시스템 부품들 사이로 연장되는 추가 길이의 제품 파이프라인을 거쳐서 탱크의 내부와 수집 컨테이너와 유체 연통되어 있다.
직접 한제 냉각 시스템은 시스템을 통한 유체의 유동 속도, 시스템을 통한 한제의 유동 속도 및/또는 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 압력을 제어하기 위한 하나 또는 복수의 제어기를 포함한다. 제한함이 없이 단지 예의 목적으로, 제어기는 PI, PD, PID, MPC 및 마코브-체인(Markov-chain) 제어기로부터 선택될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 하나 또는 복수의 PID 제어기는 시스템을 통한 유체의 유동 속도, 시스템을 통한 한제의 유동 속도 및/또는 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 압력을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 실시예는 또한 식품 가공 및 제조 산업에서 유체 식품 제품과 같은 유체 제품을 냉각시키기 위한 직접 인라인 극저온 유체 냉각 방법에 관한 것이다. 방법은 냉각될 유체를 파이프라인을 통해 유동시키는 것과, 냉각될 유체를 노출시켜 적절한 한제와 직접 접촉시키는 것을 포함한다. 냉각될 유체를 한제와 직접 접촉시키면 식품 제조 및 가공 산업에서 식품 제품과 같은 유체가 급속하게 냉각된다. 이 프로세스는 냉각될 유체의 공급원을 제공하는 것을 포함한다. 냉각될 유체는 예를 들어 냉각될 유체를 파이프라인을 통해 펌핑하는 것과 같이 유동된다. 적절한 한제는 파이프라인을 통해 유동하는 유체에 직접 주입되며, 유체와 직접 접촉되어 이를 냉각시킨다. 가스제거 장치를 구현하는 방법 및 시스템은 이것으로 제한되지 않지만 소스, 스프, 마리네이드, 유제품 또는 다른 가열되거나 저온살균된 액체와 같은 액체 식품 제품의 온도를 급속하게 감소시키는데 사용될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 냉각 시스템에 의해 냉각될 유체는 소스를 포함한다.
본 실시예의 방법에 따르면, 적절한 한제는 유체 파이프라인과 유체 연통되어 위치되어 있는 한제 주입기에 의해 유체로 주입된다. 특정 실시예에 따르면, 적절한 한제는 유체 파이프라인과 인라인으로 그리고 유체 연통되어 위치되어 있는 한제 주입기에 의해 유체에 주입된다. 냉각 시스템을 통해 유동하는 유체는 한제 주입기를 빠져 나가고, 냉각될 유체로부터 한제 가스를 제거하고 생성된 한제 가스를 시스템으로부터 배출시키기 위해 한제 주입기와 유체 연통되어 위치된 가스제거 장치에 들어간다. 냉각될 유체로부터 제거된 한제 가스는 가스제거 장치의 탱크의 내부와 유체 연통되어 있는 배출 출구를 통해 냉각 시스템으로부터 배출된다. 한제 가스의 적어도 일부분이 제거된 유체는 유체 출구를 통해 가스제거 장치의 탱크의 내부로부터 추출된다.
프로세스에 의해 냉각되는 유체로부터 한제 가스를 효율적으로 제거하기 위해서, 가스제거 장치를 통과하는 유체의 속도는 감소된다. 특정 실시예에 따르면, 가스제거 장치의 내부를 통해 냉각되는 유체의 속도는 유체의 속도를 감소시키도록 구성되거나 달리 설계된 적절한 유동 표면 상에서 유체를 유동시킴으로써 감소된다. 가스제거 장치의 탱크의 내부를 통해 유체의 속도를 감소시키면 잔류 시간을 증가시키며, 가스제거 장치의 탱크의 내부 내의 유체의 더 많은 표면 영역을 노출시킨다. 유체의 속도가 감소되고 그리고 유체의 잔류 시간 및 표면 영역 노출이 증가함에 따라, 더 많은 한제 가스가 유동 유체로부터 제거되며, 그에 따라 가스제거 장치로부터 배출된다.
유체의 속도는 냉각되는 유체를 적절하게 형성된 유동 표면을 통해 유동시키거나 또는 달리 통과시킴으로써 감소된다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 냉각되는 유체는 제 1 및 제 2 절두원추형 표면을 포함하는 유동 표면 상으로 통과한다. 단지 예의 목적으로 그리고 제한함이 없이, 냉각 시스템을 통해 유동하는 유체는 탱크의 상류 부분에 위치된 제품 입구를 통해 가스제거 장치 탱크의 내부로 들어간다. 유체는 뒤집힌 제 1 절두원추형 유동 표면의 내부 유동 표면을 따라 탱크 입구로부터 상향으로 및 외향으로 유동된다.
일단 유체가 뒤집힌 제 1 절두원추형 유동 표면의 상부 에지에 도달하면, 유동체는 유체는 방향을 바꾸고, 탱크의 상류 단부를 향해 하향으로 그리고 탱크 입구로부터 외향으로 유동한다. 따라서, 프로세스는 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면을 따라 탱크 입구로부터 유체를 상향으로 그리고 외향으로 멀리 유동시키고, 뒤집힌 제 2 절두원추형 표면을 따라 입구로부터 유체를 하향으로 그리고 외향으로 유동시키는 것을 포함한다. 유체가 제 2 절두원추형 유동 표면의 외부 표면을 따라 외향으로 그리고 하향으로 유동함에 따라, 유체의 유동 속도는 더욱 감소되어 소스의 더 많은 표면 영역을 가스제거 장치 탱크의 내부에 노출시킨다.
특정의 예시적인 실시예에 따르면, 제 2 절두원추형 유동 표면의 외부 표면은 제 2 절두원추형 유동 표면의 상부 에지로부터 바닥 에지까지 동심으로 단차형 구성으로 제공된다. 이 방법에 따르면, 유체는 뒤집힌 제 2 절두원추형 표면으로부터 제 2 절두원추형 유동 표면의 바닥 에지에 위치된 수집 홈 또는 튜브와 같은 유체 수집기로 계속 유동된다. 유체가 유체 유동 표면 위로 유동함에 따라, 유체의 횡단면 유동 영역이 증가하여 가스제거 장치의 탱크 내의 유체의 유동의 속도가 감소하게 된다. 냉각되는 유체는 가스제거 장치의 탱크의 내부로부터 추출되고, 적절한 수집 용기에 수집된다.
냉각 프로세스 동안에, 가스제거 장치의 탱크 내의 유체 레벨은 유체 레벨 센서에 의해 모니터링되어, 탱크의 내부 내의 유체의 선택된 레벨, 예컨대 실질적으로 일정한 레벨을 유지한다. 유체 레벨 센서는 가스제거 장치 탱크 압력 밸브에 결합된다. 압력 밸브는 탱크의 내부 내의 원하는 유체 유동 속도 및 유체 레벨을 유지하도록 탱크의 내부 내의 가스 압력을 유지하는데 사용된다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 유체 레벨 센서는 탱크의 배출 가스 출구 상의 압력 밸브에 결합될 수 있다. 유체 레벨 센서는 가스제거 장치의 탱크의 내부 내에 존재하는 유체의 레벨을 검출 및 측정하고, 배출 가스 출구 상의 압력 밸브를 제어한다. 예를 들어, 유체(예를 들어, 소스) 레벨이 가스제거 장치의 탱크의 내부 내에서 바람직하지 않은 레벨로 증가된다면, 레벨 센서는 가스제거 장치 탱크의 내부 내의 가스 압력을 증가시키기 위해서 폐쇄되기 시작하도록 압력 제어 밸브로 신호를 전달하며, 이에 의해 유체 속도를 증가시키고, 유체 레벨을 감소시킨다.
대안의 예시적인 실시예에 따르면, 유체 레벨 센서는 가스제거 장치의 탱크의 내부 내에 존재하는 유체의 레벨에 관한 유체 레벨 센서로부터의 입력 신호를 수신하도록 구성되거나 프로그램화되어 배출 가스 밸브를 제어하는 제어기에 결합될 수 있다. 제어기는 유체 레벨 센서로부터 수신된 입력 신호를 분석하며, 이에 의해 탱크의 배출 가스 출구의 압력 제어 밸브를 개방 또는 폐쇄시키기 위한 제어 명령을 전송한다.
이제, 도 1을 참조하면, 유체의 급속 냉각 또는 냉동을 위한 예시적인 인라인 냉각 시스템에 사용하기 위한 가스제거 장치(10)가 도시되어 있다. 가스제거 장치(10)는 내부(공간 또는 챔버)(14)를 갖는 탱크(12)를 포함하며, 인라인 직접 극저온 냉각 프로세스 동안에 생성된 한제 가스를 위한 헤드스페이스(16)는 상기 내부(14) 내에 마련되어 있다. 탱크(12)는 또한 탱크(12)의 중심을 향하는 내부 표면(18)과, 외부 분위기 또는 대기를 향하는 외부 또는 외측 표면(20)을 구비한다. 탱크(12)는 탱크(12)의 상류 단부(24)에 위치되어 있는 제품 입구(22)를 포함한다. 탱크(12)는 또한 시스템 및 프로세스로부터의 한제 가스를 배출 또는 배기시키기 위해 탱크의 하류 단부(28)에 위치된 한제 가스 배출 출구(26)를 포함한다. 실질적으로 수평으로 배치된 제품 출구(30)는 탱크(12)의 내부(14)와 유체 연통되어 있으며, 내부(14)로부터의 유체를 제거하도록 구성되어 있다.
유체 유동 표면(40)은 가스제거 장치(10)의 탱크(12)의 내부(14) 내에 위치되며, 유체 입구(22)와 인라인으로 되어 있다. 유체 유동 표면(40)은 탱크(12)를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시켜서 탱크의 내부(14) 내에서 유동하는 유체의 잔류 시간을 증가시키고 더 많은 표면 영역을 노출시키도록 구성되어 있다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에 따르고, 또한 도 2a 및 도 2c를 참조하면, 유체 유동 표면(40)은 제 1 절두원추형 표면(42) 및 제 2 절두원추형 표면(44)을 포함한다. 제 1 절두원추형 표면(42)은 대향된 상부 에지(46) 및 바닥 에지(48)를 구비하며, 뒤집혀 있으며, 탱크(12)의 유체 입구(22)로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장되어 있다. 제 2 절두원추형 표면(44)은 대향된 상부 에지(50) 및 바닥 에지(52)를 구비하며, 제 1 절두원추형 유동 표면(42)의 상부 에지(46)로부터 탱크(12)의 상류 단부(24)를 향해서 하향으로 그리고 외향으로 연장된다. 유체 유동 표면(40)의 제 2 절두원추형 표면(44)은 제 2 절두원추형 표면(44)의 상부 에지(50)로부터 바닥 에지(52)까지 표면(44)의 일부분을 따라 단차형을 이루고 있다.
유체 수집 홈(90)은 제 2 절두원추형 유체 유동 표면(44)을 따라 하향으로 유동하는 유체를 수집하기 위해 가스제거 장치(10)의 탱크(12)의 상류 단부(24) 근방에 또는 상류 단부(24)에 위치되어 있다. 유체 수집 홈(90)은 제 2 절두원추형 표면(44)의 바닥 에지(52)에 또는 바닥 에지(52) 근방에 위치되며, 제 2 절두원추형 유체 유동 표면(44)을 따라 외향으로 그리고 하향으로 유동하는 유체를 수집하도록 구성되어 있다.
도 2a는 가스 제거 장치(10)의 인라인 한제 주입기 및 제 1 절두원추형 유체 유동 표면(42)과 유체 파이프라인(70)의 결합을 도시한 것이다. 파이프라인(70)의 단부는 한제 주입기(80)의 입구측(81)에 결합되어 있다. 한제 주입기(80)의 출구측(82)은 제 1 절두원추형 유체 유동 표면(42)의 바닥 에지(48)에 직접 결합되어 있다.
도 2b는 가스제거 장치(10)의 유체 유동 표면(40)을 분리하여 도시한 것이다. 유체 유동 표면(40)은 제 1 절두원추형 표면(42) 및 제 2 절두원추형 표면(44)을 포함한다. 제 1 절두원추형 표면(42)은 대향된 상부 에지(46) 및 바닥 에지(48)를 구비한다. 제 1 절두원추형 표면(42)은 뒤집혀 있으며, 탱크(12)의 유체 입구(22)로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장된다. 제 2 절두원추형 표면(44)은 대향된 상부 에지(50) 및 바닥 에지(52)를 구비한다. 뒤집혀진 제 1 절두원추형 유동 표면(42)의 상부 에지(46)는 제 2 절두원추형 유동 표면(44)의 상부 에지(50)에 결합되어 있다. 제 2 절두원추형 표면(44)은 제 1 절두원추형 유동 표면(42)의 상부 에지(46)로부터 탱크(12)의 상류 단부(24)를 향해 하향으로 그리고 외향으로 연장된다.
도 2c는 가스제거 장치(10)의 상류 단부(24) 근방에 위치된 유체 수집 홈(90)과 유체 연통되어 있는 제 2 절두원추형 유체 유동 표면(44)의 부분도를 도시한다.
도 3은 도 1의 가스제거 장치(10)의 예시적인 실시예의 횡단면도이다. 인라인 한제 냉각 프로세스에 의해 냉각될 유체는 파이프라인(70)을 통해 가스제거 장치(10)의 탱크(12)의 내부(14) 내로 유동한다. 도 1과 관련하여 상술한 바와 같이, 탱크(12)는 탱크(12)의 중심을 향한 내부 표면(18)과, 외측 분위기를 향한 외부 표면(20)과, 탱크(12)의 상류 단부(24)에 위치된 제품 입구(22)와, 시스템 및 프로세스로부터의 한제 가스를 배출 또는 배기시키기 위해 탱크의 하류 단부(28)에 위치된 한제 가스 배출 출구(26)와, 탱크(12)와 유체 연통되어 있으며, 가스제거 장치(10)의 탱크(12)의 내부(14) 내로부터의 유체 제품을 유동시키도록 구성된 실질적으로 수평으로 배치된 제품 출구(30)를 포함한다.
도 4를 또한 참고하면, 내부(14)를 갖는 탱크(12)를 포함하는 가스제거 장치(10)의 상면 횡단면도가 도시되어 있다. 한제 주입기(80)의 출구측(82)은 탱크(12)에 중심에 배치되어 도시되어 있다. 뒤집힌 제 1 절두원추형 유체 유동 표면(42)은 한제 주입기(80)의 출구측(82)과 결합되어 있으며, 상기 주입기로부터 유동 표면(42)의 상부 에지(46)에서 종단되는 탱크(12)의 내부(14)로 상향으로 그리고 외향으로(상향으로 증가하는 직경을 갖도록) 연장되어 있다. 제 2 절두원추형 유체 유동 표면(44)은, 이것이 탱크(12)의 상류 단부(24)에 또는 상류 단부(24) 근방에 위치된 실질적으로 원형의 유체 수집기(90)와 결합될 때까지 제 1 절두원추형 유동 표면(42)의 상부 에지(46)로부터 하향으로 그리고 외향으로(하향으로 증가하는 직경을 갖도록) 연장된다. 탱크(12)는 또한 탱크(12)의 하류 단부(28)에 위치된 배출 가스 출구(92)를 포함한다. 배출 가스 출구(92)는 가스제거 장치(10)의 탱크의 내부(14) 내의 가스 압력을 제어하도록 개방 및 폐쇄되도록 구성된 배압 밸브(94)에 결합되어 있다.
도 4를 또한 참조하면, 극저온 유체 냉각 프로세스 동안에, 소스와 같은 냉각될 유체는, 적절한 한제가 냉각될 유체에 직접 주입되는 유체 파이프라인(70)을 거쳐서 한제 주입기(80)로 유동한다. 유체와 한제의 혼합물은 한제 주입기의 출구측(82)을 통해 벗어나 장치(10)의 탱크(12)로 유동한다. 유체와 한제의 혼합물은 표면(42)의 상부 에지(46)에 도달할 때까지 뒤집힌 제 1 절두원추형 유체 유동 표면(42)의 내부 표면을 따라서 상향으로 그리고 외향으로 유동한다. 제 1 유동 표면(42)의 상부 표면(46)에서, 유동하는 유체는 방향을 바꾸고, 단차형 제 2 절두원추형 유체 유동 표면(44)의 외부 표면을 따라 그리고 탱크(12)의 상류 단부(24)에 위치된 원형의 수집 홈(90)으로 하향으로 그리고 외향으로 유동한다. 냉각 프로세스에 의해 생성되고 탱크(12)의 헤드스페이스(16)에 존재하는 한제 가스는 배출 가스 출구(26)를 통해서 시스템으로부터 배출된다.
도 5는 도면부호 100에서 일괄적으로 도시된 직접 인라인 한제 냉각 시스템의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 인라인 냉각 시스템(100)은 시스템 및 방법에 의해 냉각될, 단지 예로서의 소스와 같은 다량의 식품 제품을 보유하기 위한 조리 탱크(110)를 포함한다. 탱크(110)는 다량의 식품 제품 또는 식품 제품의 충전물을 수용하기 위한 식품 제품 입구(112)를 포함한다. 탱크(110)는 또한 가열된 식품 제품을 탱크(110)로부터 제품이 냉각되게 될 파이프라인(70)으로 방출하기 위한 식품 제품 출구(114)를 포함한다. 탱크(100)는 가열된 식품 제품을 파이프라인(70)을 통해 탱크로부터 한제 주입기(80)로 운반하기 위한 펌프(120)와 유체 연통되어 있다. 펌프(120)는 파이프라인(70)과 인라인으로 되어 있다. 펌프(120)는 용적형 펌프일 수 있다. 펌프(120)는 기계 및/또는 전기 제어기(130)에 의해 제어되며, 제어기(130)에 도면부호 132에서 전기적으로 결합되어 있다.
도 5를 또한 참조하면, 파이프라인(70)을 통해 유동하는 소스는, 파이프라인(70)의 다른 길이부 또는 세그먼트를 통해 그리고 한제가 유동하는 소스로 직접 주입되는 한제 주입기(80)를 통해 펌프(120)에 의해 펌핑된다. 한제(84)의 소스는 한제 파이프라인(86)을 통해 한제 주입기(80)와 유체 연통되어 있다. 한제 주입기(80)는 가열된 식품 제품으로 한제를 직접 주입하도록 구성되어 있다. 한제 주입기(80)는 파이프라인(70)과 인라인으로 위치되며, 소스로 한제를 직접 주입하며, 이에 의해 자켓 또는 다른 외부 열 교환기에 대한 필요성을 제거한다. 유체는 도 1의 유체 입구(22)를 통해 도 4에 도시된 한제 주입기(80)의 출구측(82)으로부터 가스제거 장치(10)로 유동한다. 유체는 장치(10)의 유체 유동 표면(도 5에는 도시하지 않음)을 따라 유동하며, 그 결과 생성된 한제 가스는 유체로부터 탱크(12)의 헤드스페이스(16)로 방출된다. 한제 가스는 배출 가스 출구(28)를 통해 가스제거 장치(10)로부터 배출된다. 냉각된 유체는 유체 제품 출구(30)를 통해 가스제거 장치(10)로부터 파이프파인(70)으로 제거된다.
인라인 냉각 시스템(100)은 또한 수집 탱크(140)를 포함한다. 수집 탱크(140)는 파이프라인(70)으로부터 냉각 식품 제품을 수집 또는 달리 수용하도록 구성되어 있다. 수집 탱크(140)는 식품 제품 입구(142)를 통해 파이프라인(70)과 유체 연통되어 있으며, 탱크(140)는 탱크의 내부를 밀봉 및 접근하기 위한 뚜껑(144)을 또한 구비할 수 있다.
여기에 기술된 실시예는 단지 예시적인 것이며, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변형 및 수정을 할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본원에 기술되고 청구된 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예가 결합되어 원하는 결과를 제공할 수 있기 때문에, 개시된 모든 실시예는 반드시 대안이 될 필요는 없다.

Claims (32)

  1. 한제 유체 냉각 시스템(cryogen fluid cooling system)을 위한 가스제거 장치에 있어서,
    내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크;
    상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브;
    상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및
    상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함하는
    가스제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 입구는 상기 탱크의 상류 단부에 위치되어 있는
    가스제거 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출 가스 출구는 상기 탱크의 상류 단부에 대향된 탱크의 하류 단부로부터 연장되어 있는
    가스제거 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유체 유동 표면이,
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 갖는 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면 ― 상기 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면은 상기 탱크의 유체 입구로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―, 및
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 제 2 절두원추형 표면 ― 상기 제 2 절두원추형 표면은 상기 제 1 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 하향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―
    을 포함하는
    가스제거 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체 유동 표면의 상기 제 2 절두원추형 표면은 상기 제 2 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 바닥 에지까지 실질적으로 단차형인
    가스제거 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 절두원추형 표면의 바닥 에지는 탱크 내의 유체 수집 홈(fluid collection trough)과 유체 연통되어 있는
    가스제거 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체 출구는 상기 탱크의 유체 수집 홈으로부터 연장되는
    가스제거 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 레벨 센서는 상기 제 1 및 제 2 절두원추형 유체 유동 표면의 상부 에지들과 상기 유체 수집 홈 사이에 위치되어 있는
    가스제거 장치.
  9. 극저온 유체 냉각 시스템에 있어서,
    냉각될 가열된 유체의 공급원을 수용하도록 구성된 탱크;
    상기 탱크와 유체 연통되어 있는 파이프라인;
    냉각될 유체를 상기 극저온 냉각 시스템을 통해 운반하기 위한 수단;
    한제의 공급원;
    상기 파이프라인과 유체 연통되어 있는 한제 주입기; 및
    상기 한제 주입기로부터 하류에 위치된 가스제거 장치를 포함하며,
    상기 가스제거 장치는 상기 한제 주입기와 유체 연통되어 있는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치가,
    내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크;
    상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브;
    상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및
    상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치의 상기 유체 입구는 상기 탱크의 상류 단부에 위치되어 있는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치의 상기 배출 가스 출구는 상기 탱크의 상류 단부에 대향된 탱크의 하류 단부로부터 연장되는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체 유동 표면이,
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 갖는 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면 ― 상기 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면은 상기 탱크의 유체 입구로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―, 및
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 제 2 절두원추형 표면 ― 상기 제 2 절두원추형 표면은 상기 제 1 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 하향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―
    을 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유체 유동 표면의 상기 제 2 절두원추형 표면은 상기 제 2 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 바닥 에지까지 실질적으로 단차형인
    극저온 유체 냉각 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 절두원추형 표면의 바닥 에지는 탱크 내의 유체 수집 홈과 유체 연통되어 있는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유체 출구는 상기 가스제거 장치의 상기 탱크의 유체 수집 홈으로부터 연장되는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유체 레벨 센서는 상기 제 1 및 제 2 절두원추형 유체 유동 표면의 상부 에지들과 상기 유체 수집 홈 사이에 위치되어 있는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 한제 주입기의 하류 출구는 상기 가스제거 장치의 탱크의 유체 입구에 직접 결합되어 있는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 시스템을 통해 유체를 운반하기 위한 수단은 펌프 및 밸브로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 펌프는 용적형 펌프(positive displacement pump)를 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  21. 제 9 항에 있어서,
    상기 한제 공급원과, 상기 한제 공급원 및 한제 주입기와 유체 연통되어 있는 한제 공급 파이프라인을 더 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  22. 제 9 항에 있어서,
    상기 시스템을 통한 유체의 유동을 제어하기 위한 것으로, PI, PD, PID, MPC 및 마코브-체인(Markov-chain) 제어기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 제어기를 더 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어기는 PID 제어기를 포함하는
    극저온 유체 냉각 시스템.
  24. 직접 극저온 유체 냉각 방법에 있어서,
    냉각될 유체를 파이프라인을 통해 유동시키는 것;
    한제 주입기에 의해 유체로 한제를 도입하는 것;
    상기 한제 주입기로부터 하류에 위치된 가스제거 장치로 한제 함유 유체를 유동시켜서 유동하는 유체의 속도를 감소시키고, 유동하는 유체로부터 한제 가스를 제거하는 것;
    상기 가스제거 장치로부터의 한제 가스를 배출 출구를 통해 배출시키는 것; 및
    상기 가스제거 장치로부터의 유체를 제품 출구를 통해 유동시키는 것을 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치가,
    내부, 유체 입구, 유체 출구 및 배출 가스 출구를 갖는 탱크;
    상기 탱크의 내부 및 상기 배출 가스 출구와 연통되어 있는 압력 제어 밸브;
    상기 탱크의 내부 및 상기 압력 제어 밸브와 연통되어 있는 유체 레벨 센서; 및
    상기 탱크의 내부 내에 위치되며, 상기 탱크를 통해 유동하는 유체의 속도를 감소시키도록 구성된 유체 유동 표면을 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치의 상기 유체 입구는 상기 탱크의 상류 단부에 위치되어 있는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 유체 유동 표면이,
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 갖는 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면 ― 상기 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면은 상기 탱크의 유체 입구로부터 상향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―, 및
    대향된 상부 에지 및 바닥 에지를 제 2 절두원추형 표면 ― 상기 제 2 절두원추형 표면은 상기 제 1 절두원추형 표면의 상부 에지로부터 하향으로 그리고 외향으로 연장되어 있음 ―
    을 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 뒤집힌 제 1 절두원추형 표면을 따라 상기 입구로부터 상향으로 그리고 외향으로 유체를 유동시키고, 그 후에 뒤집힌 제 2 절두원추형 표면을 따라 상기 입구로부터 하향으로 그리고 외향으로 유체를 유동시키는 것을 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    뒤집힌 제 2 절두원추형 표면으로부터 상기 탱크 내의 유체 수집 홈으로 유체를 유동시키는 것을 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 배출 가스 출구를 통해 상기 탱크로부터 한제 가스를 배출시키는 것을 더 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치의 탱크 내의 유체 레벨을 모니터링하는 것과, 상기 압력 제어 밸브로 탱크의 내부 내의 압력을 조정하여 탱크의 내부 내의 선택된 유체 레벨 및 유체 속도를 유지하는 것을 더 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 가스제거 장치의 탱크의 내부로부터 유체를 유동시키는 것과, 적절한 수집 탱크 내에 유체를 수집하는 것을 더 포함하는
    직접 극저온 유체 냉각 방법.
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