KR20200135800A - 마이크로파 가열 시스템을 제어하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
마이크로파 가열 시스템을 사용하여 물품을 처리하기 위한 방법은 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 하나의 유형의 물품을 가열하기 위한 작동 프로파일을 획득하는 단계를 포함한다. 작동 프로파일은 목표 F0 값에 대한 온도-시간 프로파일, 및 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 세트포인트 값 그룹을 포함하고, 세트포인트 값의 그룹은 마이크로파 가열 시스템의 제어 파라미터에 대한 목표를 포함한다. 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 사용하여, 마이크로파 가열 시스템은 각각의 물품이 목표 F0 값보다 크거나 동일한 F0 값을 달성하도록 세트포인트 값의 그룹에 따라서 작동된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 협력 조약(PCT) 출원은 미국 특허 출원 제62/636,886호(출원일: 2018년 3월 1일, 발명의 명칭: "METHOD FOR CONTROLLING MICROWAVE HEATING SYSTEMS")와 관련되고 이로부터의 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 모든 목적을 위해 참조에 의해 원용된다.
기술분야
본 개시내용의 양태는 물품이 마이크로파 에너지에 노출되는 것에 의해 적어도 부분적으로 가열되는, 가열 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 가열되는 물품에서 원하는 레벨의 저온 살균 및 멸균이 달성되는 것을 보장하기 위해 이러한 마이크로파 가열 시스템을 제어하기 위한 접근법에 관한 것이다.
마이크로파 에너지는 많은 다양한 응용 분야에서 물품을 신속하고 효과적으로 가열하기 위한 에너지의 소스로서 사용되었다. 특히 마이크로파 에너지는 물품을 신속하고 철저하게 가열하는 그 능력 때문에, 예를 들어 저온 살균 또는 멸균 공정과 같이 규정된 최저 온도의 신속한 달성이 필요한 특정 응용 분야에서 이용될 수 있다. 추가적으로, 마이크로파 에너지는 일반적으로 용적 측정식(volumetric)이기 때문에 식품 및 의약품과 같이 많은 유전체적으로 및 열적으로 민감한 물품을 가열하는데 유용할 수 있다. 그러나, 지금까지, 특히 상업적 규모로 마이크로파 에너지를 안전하고 효과적으로 적용하는 복잡성 및 미묘한 차이는 급속 열 처리에서 그 적용을 엄격하게 제한하였다. 따라서, 광범위한 최종 사용 응용 분야에서 사용하는데 적합한 효율적이고 비용 효과적인 산업 규모의 마이크로파 에너지 가열 시스템 및 이러한 시스템을 제어하고 작동시키는 대응하는 방법이 필요하다.
본 개시내용의 하나의 양태에서, 마이크로파 가열 시스템을 제어하는 방법이 제공된다. 방법은 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 하나의 유형의 물품을 가열하기 위한 작동 프로파일(operating profile)을 획득하는 단계를 포함하되, 작동 프로파일은 목표(target) F0 값에 대한 온도-시간 프로파일, 및 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 세트포인트 값(set point value)의 그룹을 포함하고, 세트포인트 값의 그룹은 마이크로파 가열 시스템의 제어 파라미터에 대한 목표를 포함한다. 방법은 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 사용하여, 물품이 액체 충전 마이크로파 가열 챔버 내에서의 액체 매질에 잠기도록, 작동 프로파일에 대응하는 유형의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 것에 의해 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계를 더 포함한다. 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계는 물품을 가열하기 위해 캐리어가 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안 마이크로파 에너지를 마이크로파 가열 챔버 내로 방전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 또한 마이크로파 가열 시스템으로부터 물품을 제거하는 단계를 포함한다. 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계는 복수의 물품의 각각이 목표 F0 값보다 크거나 동일한 F0 값을 달성하게 한다.
본 개시내용의 또 다른 양태에서, 물품을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 하나의 유형의 물품을 가열하기 위한 작동 프로파일을 획득하는 단계를 포함하고, 작동 프로파일은 목표 F0 값에 대한 온도-시간 프로파일, 및 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 제1 그룹의 세트포인트 값을 포함한다. 방법은 작동 프로파일로부터 제1 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계를 더 포함하고, 제1 그룹의 세트포인트 값은 마이크로파 가열 시스템의 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고, 제1 목표값은 제어 파라미터에 대한 제1 작동 세트포인트로서, 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템에 의해 사용된다. 방법은 또한 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 사용하여, 물품이 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안 액체 매질에 잠기도록, 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 것에 의해 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다. 제어 시스템은 캐리어가 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안 복수의 물품을 가열하기 위해 마이크로파 가열 챔버 내로 마이크로파 에너지를 방전시키고, 복수의 물품을 가열하는 동안 측정값을 제공하도록 제어 파라미터의 실제값을 측정하는 것에 의해 마이크로파 가열 시스템을 또한 작동시킨다. 방법은 측정값과 제1 목표값 사이의 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이를 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는 제2 그룹의 세트포인트 값을 작동 프로파일로부터 선택하는 단계, 및 제어 시스템을 사용하여, 제2 그룹의 세트포인트 값에 따라서 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계로서, 제어 파라미터에 대한 제2 작동 세트포인트로서 제2 목표값을 사용하는 단계를 포함하는, 상기 가열 시스템을 작동시키는, 상기 작동시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태에서, 마이크로파 가열 시스템이 제공된다. 마이크로파 가열 시스템은 마이크로파 가열 챔버 섹션을 포함하는 액체 충전 처리 섹션을 포함한다. 각각의 처리 섹션은 처리 섹션을 통과하는 동안 물품이 액체 매질에 잠기도록 다수의 물품을 가지는 캐리어를. 처리 섹션을 통해 운반하도록 구성된 각각의 이송 세그먼트를 포함한다. 마이크로파 가열 시스템은 처리 섹션의 작동을 제어하기 위해 복수의 처리 섹션의 각각에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 더 포함한다. 제어 시스템은 물품의 유형과 관련된 작동 프로파일에 액세스하도록 적응되고, 작동 프로파일은 목표 F0 값에 대한 온도-시간 프로파일과, 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 제1 그룹의 세트포인트 값을 포함하고, 제1 그룹의 세트포인트 값은 처리 섹션 중 하나의 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함한다. 제어 시스템은 제어 파라미터에 대한 제1 작동 세트포인트로서 제1 목표값을 사용하는 것을 포함하는 세트포인트 값의 그룹에 따라서 처리 섹션을 작동시키고, 마이크로파 가열 챔버 섹션을 포함하는 각각의 처리 섹션을 물품이 적재된 캐리어가 통과하도록 더욱 적응된다. 캐리어가 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안, 제어 시스템은 복수의 물품을 가열하기 위해 마이크로파 에너지가 마이크로파 가열 챔버 내로 방전되게 하도록 적응된다. 제어 시스템은 제어 파라미터의 실제값을 추가로 측정하여, 측정값을 제공하고, 측정값과 제1 목표값 사이의 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이를 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는 제2 제2 그룹의 세트포인트 값을 작동 프로파일로부터 선택한다. 제어 시스템은, 제2 그룹의 세트포인트 값을 선택한 후에, 제2 목표값을 제어 파라미터에 대한 제2 작동 세트포인트로서 사용하는 것을 포함하여, 제2 그룹의 세트포인트 값에 따라서 처리 섹션을 작동시키도록 더욱 적응된다.
본 명세서에 설명된 본 개시내용의 전술한 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 개념의 특정 구현의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면은 반드시 축척이 아니고; 그러나, 대신 본 발명 개념의 원리를 설명하는데 중점을 둔다는 것에 유의하여야 한다. 본 명세서에 개시된 구현 및 도면은 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되도록 의도된다.
도 1A는 하나 이상의 물품을 가열하기 위한 마이크로파 가열 시스템의 하나의 구현을 예시하는, 특히 열화 구역(thermalization zone), 마이크로파 가열 구역, 선택적 홀딩 구역, 급랭 구역(quench zone), 및 한 쌍의 압력 조정 구역을 포함하는 시스템을 예시하는 공정 흐름도;
도 1B는 본 개시내용의 하나의 구현에 따라서 구성된 마이크로파 가열 시스템, 특히 도 1A에 제공된 도면에서 개괄된 마이크로파 가열 시스템의 각각의 구역의 개략도;
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따라서 구성된 마이크로파 가열 구역, 특히 가열 용기 및 마이크로파 분배 시스템을 예시하는 개략도;
도 3은 본 개시내용에 따른 작동 프로파일 개요(300)의 도면;
도 4는 본 개시내용의 구현에 따른 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법을 예시하는 흐름도;
도 5는 작동 프로파일을 사용하여 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 방법을 예시하는 흐름도;
도 6은 공정 실행이 완료된 후에 작동 프로파일을 사용하는 방법을 예시하는 흐름도;
도 7은 주어진 공정 실행에 대한 통과/실패 결과를 분석하는 방법을 예시하는 흐름도; 및
도 8은 도 1A의 마이크로파 가열 시스템에 포함될 수 있는 컴퓨터/제어 시스템을 예시하는 블록도.
도 1A는 하나 이상의 물품을 가열하기 위한 마이크로파 가열 시스템의 하나의 구현을 예시하는, 특히 열화 구역(thermalization zone), 마이크로파 가열 구역, 선택적 홀딩 구역, 급랭 구역(quench zone), 및 한 쌍의 압력 조정 구역을 포함하는 시스템을 예시하는 공정 흐름도;
도 1B는 본 개시내용의 하나의 구현에 따라서 구성된 마이크로파 가열 시스템, 특히 도 1A에 제공된 도면에서 개괄된 마이크로파 가열 시스템의 각각의 구역의 개략도;
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따라서 구성된 마이크로파 가열 구역, 특히 가열 용기 및 마이크로파 분배 시스템을 예시하는 개략도;
도 3은 본 개시내용에 따른 작동 프로파일 개요(300)의 도면;
도 4는 본 개시내용의 구현에 따른 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법을 예시하는 흐름도;
도 5는 작동 프로파일을 사용하여 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 방법을 예시하는 흐름도;
도 6은 공정 실행이 완료된 후에 작동 프로파일을 사용하는 방법을 예시하는 흐름도;
도 7은 주어진 공정 실행에 대한 통과/실패 결과를 분석하는 방법을 예시하는 흐름도; 및
도 8은 도 1A의 마이크로파 가열 시스템에 포함될 수 있는 컴퓨터/제어 시스템을 예시하는 블록도.
본 개시내용은 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이러한 유형의 마이크로파 가열 시스템을 제어하는 방법이 또한 본 명세서에서 설명되고, 가열되는 물품이 원하는 레벨의 저온 살균 및 멸균을 달성하는 것을 보장하도록 사용될 수 있다.
본 개시내용에 따른 시스템 및 방법은 시스템에 의해 가열되는 물품이 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 달성하도록 마이크로파 가열 시스템의 작동을 제어하기 위한 작동 프로파일을 이용한다. 작동 프로파일은 경험적 데이터에 기초하고, 하나 이상의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 특정 목표값을 제공한다. 이들 작동 프로파일에 따라서 작동되는 마이크로파 가열 시스템은 처리된 물품의 충분한 저온 살균 또는 멸균이 달성되는 것을 보장하는 동시에, 물품의 최종 특성(예를 들어, 맛, 질감, 외관)에 영향을 미치도록 특정된 모든 처리 기준이 또한 충족되는 것을 보장하는데 도움이 될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 작동 프로파일은 전형적인 작동 조건 하에서 시스템을 작동시키도록 사용될 수 있거나, 또는 공정 편차를 관리하도록 사용될 수 있다. 이들 프로파일은 완료된 실행 동안 처리된 물품이 목표 치사율(target lethality rate)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 특정 처리 기준을 충족시키는지 아닌지의 여부를 결정하기 위해 완료된 실행으로부터의 작동 데이터를 평가하도록 사용될 수 있다.
일반적으로, 저온 살균은 약 80℃ 내지 약 100℃의 최저 온도로 품목을 급속히 가열하는 것을 포함하는 반면에, 멸균은 약 100℃ 내지 약 140℃의 최저 온도로 품목을 가열하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 본 명세서에서 설명된 공정 및 시스템은 저온 살균, 멸균, 또는 저온 살균 및 멸균 모두를 위해 구성될 수 있다. 저온 살균 및/또는 멸균될 적합한 유형의 품목의 예는 포장된 식품, 음료, 의료 기기, 및 유체, 치과용 기기 및 유체, 수의학 유체, 및/또는 약학적 유체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용의 구현은 예를 들어 그 각각이 본 개시내용과 일치하지 않는 범위까지 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 편입되는 미국 특허 제9,357,590호에 기술된 마이크로파 가열 시스템뿐만 아니라 미국 특허 제7,119,313호에 기술된 것과 유사한 것을 포함하는 여러 가지의 다른 마이크로파 가열 시스템에서 수행될 수 있다.
이제 도 1A 및 도 1B를 참조하면, 본 개시내용의 마이크로파 가열 시스템의 주요 단계의 개략적인 표현이 도 1A에 도시되어 있는 한편, 도 1B는 도 1A에서 개괄된 공정에 따라서 복수의 물품을 가열하도록 작동 가능한 마이크로파 시스템(100)의 하나의 구현을 도시한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "마이크로파 에너지"는 일반적으로 300 ㎒ 내지 30 ㎓의 주파수를 가지는 전자기 에너지를 지칭한다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 물품은 초기에 열화 섹션(112) 내로 도입될 수 있고, 여기에서, 물품은 실질적으로 균일한 온도로 열화될 수 있다. 열화되었으면, 물품은 마이크로파 가열 섹션(116) 내로 도입되기 전에 선택적으로 압력 조정 섹션(114a)을 통과할 수 있다. 마이크로파 가열 섹션(116)에서, 물품은 도 1B에서 대체로 발사기(launcher)(118)로서 도시된 하나 이상의 마이크로파 발사기에 의해 가열 섹션의 적어도 일부 내로 방전되는 마이크로파 에너지를 사용하여 급속히 가열될 수 있다. 가열된 물품은 그런 다음 선택적 홀딩 섹션(120)을 선택적으로 통과할 수 있고, 여기에서, 물품은 특정 시간 동안 일정한 온도로 유지될 수 있다. 이어서, 물품은 급랭 섹션(122)으로 보내질 수 있고, 여기에서, 물품의 온도는 적합한 취급 온도로 신속하게 감소될 수 있다. 그 후, 냉각된 물품은 시스템(100)으로부터 제거되고 추가로 이용되기 전에 제2 압력 조정 섹션(114b)을 선택적으로 통과할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현에 따르면, 위에서 설명된 열화, 마이크로파 가열, 홀딩 및/또는 급랭 섹션(112, 116, 120 및 122)의 각각은 도 1B에서 대체로 도시된 바와 같이 단일 용기 내에서 한정될 수 있지만, 다른 구현에서, 전술한 스테이지 중 적어도 하나는 별도의 용기 내에서 한정될 수 있다. 하나의 구현에 따르면, 상기 기술된 단계 중 적어도 하나는 처리되는 물품이 적어도 부분적으로 잠길 수 있는 액체 매질로 적어도 부분적으로 충전된 용기에서 수행될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "충전된"은 지정된 용적의 적어도 50%가 액체 매질로 충전된 구성을 나타낸다. 본 개시내용의 특정 구현에서, "충전된" 용적은 액체 매질의 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 100% 충만될 수 있다.
사용될 때, 사용된 액체 매질은 임의의 적합한 유형의 액체를 포함할 수 있다. 액체 매질은 공기의 유전율보다 큰 유전율을 가질 수 있고, 하나의 구현에서, 처리되는 물품의 유전율과 유사한 유전율을 가질 수 있다. 물(또는 물을 포함하는 액체 매질)은 식용 및/또는 의료 디바이스 또는 물품을 가열하도록 사용되는 시스템에 특히 적합할 수 있다. 하나의 구현에서, 예를 들어, 오일, 알코올, 글리콜 및 염과 같은 첨가제는 필요하면 처리 동안 그 물리적 특성(예를 들어, 끓는점)을 변경하거나 향상시키기 위해 액체 매질에 선택적으로 첨가될 수 있다.
마이크로파 시스템(100)은 전술한 처리 섹션 중 하나 이상을 통해 물품을 운반하기 위한 적어도 하나의 이송 시스템(도 1A 및 도 1B에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 적합한 이송 시스템의 예는 플라스틱 또는 고무 벨트 컨베이어, 체인 컨베이어, 롤러 컨베이어, 가요성 또는 다중 굽힘 컨베이어, 와이어 메쉬 컨베이어, 버킷 컨베이어, 공압 컨베이어, 스크루 컨베이어, 트로프(trough) 또는 진동 컨베이어, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이송 시스템은 임의의 수의 개별 이송 라인을 포함할 수 있고, 공정 용기 내에서 임의의 적합한 방식으로 배열될 수 있다. 마이크로파 시스템(100)에 의해 이용되는 이송 시스템은 용기 내에서 대체로 고정된 위치에서 구성될 수 있거나, 또는 시스템의 적어도 일부는 측 방향 또는 수직 방향으로 조정 가능할 수 있다.
일부 경우에, 물품은 물품이 마이크로파 가열 시스템의 처리 섹션 중 하나 이상을 통과함에 따라서 물품을 고정하도록 구성된 하나 이상의 캐리어에 적재되어 이송 라인을 따라서 운반될 수 있다. 본 개시내용의 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있는 캐리어에 대한 설명은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 편입되는 미국 특허 출원 제15/284,173호에 제공된다.
마이크로파 가열 시스템(100)에 의해 처리된 물품은 임의의 적합한 크기 및/또는 형상의 패키지를 포함할 수 있고, 임의의 음식 또는 음료, 임의의 의학적, 치과적, 제약적 또는 수의학적 유체, 또는 마이크로파 가열 시스템에서 처리될 수 있는 임의의 기기를 수용할 수 있다. 적합한 물품의 예는 예를 들어 과일, 야채, 육류, 파스타, 미리 만들어진 식사, 수프, 스튜, 잼 및 심지어 음료와 같은 포장 식품을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 특정 유형의 포장은 제한되지 않지만, 마이크로파 에너지를 사용하여 내용물의 가열을 용이하게 하기 위해 적어도 부분적으로 마이크로파 투과성이어야만 한다.
물품은 예를 들어 대체로 직사각형 또는 프리즘형 형상을 각각 가지는 개별 패키지를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 물품이 상단과 바닥을 가질 수 있고, 각각의 물품의 상단과 바닥은 상이한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 상단이 바닥보다 넓을 수 있고, 각각의 물품의 상단 가장자리는 바닥 가장자리보다 길고 넓을 수 있다. 다른 경우에, 상단은 예를 들어 물품이 가요성 파우치를 포함할 때 바닥보다 좁을 수 있다. 특정 유형의 물품은 꼭지의 유무에 관계없이 가요성 및 반가요성 파우치, 뚜껑의 유무에 관계없이 원형, 타원형 또는 다른 단면 형상을 갖고 가요성 뚜껑을 포함하는 컵, 병, 및 다른 강성 또는 반강성 용기을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 물품은 플라스틱, 셀룰로오스, 및 다른 마이크로파 투과성 재료를 포함하는 임의의 재료로 구성될 수 있다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 마이크로파 시스템(100) 내로 도입된 물품은 초기에 열화 섹션(112) 내로 도입되고, 여기에서, 물품은 실질적으로 균일한 온도를 달성하기 위해 열화된다. 예를 들어 제한없이, 본 개시내용의 적어도 특정 구현에서, 열화 섹션(112)으로부터 회수된 모든 물품의 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 또는 적어도 약 99%는 서로 약 5℃ 이내, 약 2℃ 이내, 또는 서로 1℃ 이내에 있는 온도를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "열화된다" 및 "예열한다"는 일반적으로 온도 평형 또는 균등화의 단계를 지칭한다. 열화되는 물품의 초기 및 원하는 온도에 따라, 열 교환기(113)로서 도 1A에 도시된 열화 섹션(112)의 온도 제어 시스템은 가열 및/또는 냉각 시스템일 수 있다.
열화 섹션(112)이 적어도 부분적으로 액체 매질로 충전될 때, 물품은 통과하는 동안 액체에 적어도 부분적으로 잠길 수 있다. 열화 구역(112)에서의 액체 매질은 이를 통과하는 물품의 온도보다 더 따뜻하거나 더 차가울 수 있다. 일부 구현에서 제한없이, 액체 매질은 적어도 약 30℃, 적어도 약 35℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 45℃, 적어도 약 50℃, 적어도 약 55℃, 또는 적어도 약 60℃ 및/또는 약 100℃ 이하, 약 95℃ 이하, 약 90℃ 이하, 약 85℃ 이하, 약 80℃ 이하, 약 75℃ 이하, 약 70℃ 이하, 약 65℃ 이하, 또는 약 60℃ 이하의 평균 벌크 온도(average bulk temperature)를 가질 수 있다.
열화 단계는 주위 압력 하에서 수행될 수 있거나, 또는 가압된 용기에서 수행될 수 있다. 예를 들어 제한없이, 가압될 때, 열화는 적어도 약 1 psig, 적어도 약 2 psig, 적어도 약 5 psig, 또는 적어도 약 10 psig 및/또는 약 80 psig 이하, 약 50 psig 이하, 약 40 psig 이하, 또는 약 25 psig 이하의 압력에서 수행될 수 있다. 열화 구역(112)이 액체로 충전되고 가압될 때, 압력은 액체에 의해 가해지는 임의의 수두압(head pressure)에 추가될 수 있다. 열화를 겪는 물품은 다양한 기간의 열화 구역(112)에서의 평균 체류 시간을 가질 수 있다. 예를 들어 제한없이, 특정 구현에서, 체류 시간은 적어도 약 1분, 적어도 약 5분, 적어도 약 10분 및/또는 약 60분 이하, 약 20분 이하, 또는 약 10분 이하일 수 있다. 열화 구역(112)으로부터 회수된 물품은 상이한 평균 온도를 가질 수 있다. 예를 들어 제한없이, 특정 구현에서, 물품은 적어도 약 20℃, 적어도 약 25℃, 적어도 약 30℃, 적어도 약 35℃ 및/또는 약 90℃ 이하, 약 75℃ 이하, 약 60℃ 이하, 또는 약 50℃ 이하의 평균 온도를 가질 수 있다.
열화 구역(112) 및 마이크로파 가열 구역(116)이 실질적으로 상이한 압력에서 작동되는 하나의 구현에서, 열화 구역(112)으로부터 제거된 물품은 도 1A 및 도 1B에 일반적으로 도시된 바와 같이 마이크로파 가열 구역(116)에 들어가기 전에 먼저 압력 조정 구역(114a)을 통과할 수 있다. 압력 조정 구역(114a)은 저압 영역과 고압 영역 사이에서 가열되는 물품을 전환하도록 구성된 임의의 구역 또는 시스템일 수 있다. 하나의 구현에서, 압력 조정 구역(114a)은 적어도 약 1 psi, 적어도 약 5 psi, 적어도 약 10 psi, 적어도 약 12 psi 및/또는 약 75 psi 이하, 약 50 psi 이하, 약 40 psi 이하, 또는 약 35 psi 이하의 압력차를 가지는 두 구역 사이에서 물품을 전환하도록 구성될 수 있다. 도 1A 및 도 1B에 도시된 냉각/급랭 영역(122)은 마이크로파 가열 구역(116)과 다른 압력에서 작동되고, 또 다른 압력 조정 섹션이 마이크로파 가열 구역 또는 홀딩 구역(120)과 냉각/급랭 구역(122) 사이에서 물품을 전환하기 위해 존재할 수 있다. 일부 경우에, 제1 압력 조정 영역(114a)은 저압 열화 구역(112)으로부터 고압 마이크로파 가열 영역(116)으로 물품을 전환할 수 있는 반면에, 제2 압력 조정 영역(114b)은 고압 홀딩 구역(120)으로부터 저압 냉각 구역(122)으로 또는 저압 냉각 구역(122)으로부터 주변 조건으로 물품을 전환할 수 있다. 가압 섹션의 다른 구성이 또한 가능하다.
다시 도 1A 및 도 1B를 참조하여, 전술한 바와 같이, 열화 섹션(112)을 빠져나가고 선택적으로 압력 조정 섹션(114a)을 통과한 물품은 그런 다음 마이크로파 가열 섹션(116) 내로 도입될 수 있다. 마이크로파 가열 섹션(116)에서, 물품은 마이크로파 에너지를 사용하는 가열원에 의해 급속히 가열될 수 있다. 하나의 구현에서, 마이크로파 가열 섹션(116)의 다양한 구성은 약 915 ㎒의 주파수 또는 약 2.45 ㎓의 주파수를 가지는 마이크로파 에너지를 이용할 수 있고, 이들 모두는 일반적으로 산업용 마이크로파 주파수로서 지정되어 있다. 마이크로파 에너지에 더하여, 마이크로파 가열 섹션(116)은 예를 들어 전도성 또는 대류 가열 또는 다른 종래의 가열 방법 또는 디바이스와 같은 하나 이상의 다른 열원을 선택적으로 이용할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 적어도 일부 구현에서, 마이크로파 가열 섹션에서 물품을 가열하도록 사용되는 에너지의 적어도 약 50, 적어도 약 55, 적어도 약 60, 적어도 약 65, 적어도 약 70, 적어도 약 75, 적어도 약 80, 적어도 약 85, 적어도 약 90, 또는 적어도 약 95%는 마이크로파 에너지이다.
그래서 도 1A에 도시된 바와 같이, 마이크로파 가열 시스템(100)의 다양 섹션의 작동은 제어 시스템(150)에 의해 제어되고 용이하게 될 수 있다. 제어 시스템(150)은 일반적으로 마이크로파 가열 시스템(100)의 섹션 중 하나 이상의 구성 요소와 통신하도록 적응된 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 이러한 통신은 마이크로파 가열 시스템(100)의 센서, 스위치 또는 다른 구성 요소로부터 신호 및 데이터를 수신하고, 그리고/또는 제어 신호와 같은 신호, 및 데이터를 제한없이 액추에이터, 가열 요소, 드라이브, 조명, 알람, 스크린 등과 같은 마이크로파 가열 시스템(100)의 구성 요소에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 제어 시스템(150)은 사용자로부터 입력을 수신하고, 이러한 입력에 응답하여 마이크로파 가열 시스템(100)의 작동을 적어도 부분적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 제어 시스템(150)은 마이크로파의 작동을 적어도 부분적으로 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다.
이제 도 2를 참조하여, 마이크로파 가열 섹션(216)의 하나의 구현은 일반적으로 마이크로파 가열 챔버(220), 마이크로파 에너지를 발생시키기 위한 적어도 하나의 마이크로파 발생기(212), 및 발생기(212)로부터 마이크로파 챔버(220)로 마이크로파 에너지의 적어도 일부를 유도하기 위한 마이크로파 분배 시스템(214)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 마이크로파 분배 시스템(214)은 복수의 도파관 세그먼트(218), 및 마이크로파 에너지를 마이크로파 챔버(220)의 내부로 방전시키기 위한 도 2에서 발사기(222a 내지 222f)로서 도시된 하나 이상의 마이크로파 발사기를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로파 가열 섹션(216)은 마이크로파 챔버(220)를 통해 가열될 물품이 적재된 캐리어(250)를 운반하기 위한 이송 시스템(240)을 더 포함할 수 있다. 본 개시내용의 다양한 구현에 따라서, 마이크로파 가열 섹션(216)의 각각의 구성 요소가 이제 상세하게 논의된다.
캐리어가 마이크로파 가열 섹션(216)에서 이송 시스템(240)을 따라서 이동함에 따라서, 물품은 각각의 물품의 가장 차가운 부분이 최소 목표 온도를 달성하도록 가열될 수 있다. 마이크로파 가열 섹션(216)이 멸균 또는 저온 살균 시스템일 때, 목표 온도는 멸균 또는 저온 살균 목표 온도일 수 있다. 예를 들어 제한없이, 목표 온도는 적어도 약 65℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃, 적어도 약 80℃, 적어도 약 85℃, 적어도 약 90℃, 적어도 약 95℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 105℃, 적어도 약 110℃, 적어도 약 115℃, 적어도 약 120℃, 적어도 약 121℃, 적어도 약 122℃ 및/또는 약 130℃ 이하, 약 128℃ 이하, 또는 약 126℃ 이하일 수 있다.
마이크로파 가열 챔버(220)가 액체로 충전될 때, 마이크로파 가열 챔버(220)에서의 액체의 평균 벌크 온도는 다를 수 있고, 일부 경우에, 마이크로파 가열 챔버(220) 내로 방전되는 마이크로파 에너지의 양에 의존할 수 있다. 마이크로파 가열 챔버(220)에서의 액체의 평균 벌크 온도는 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃, 적어도 약 80℃, 적어도 약 85℃, 적어도 약 90℃, 적어도 약 95℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 105℃, 적어도 약 110℃, 적어도 약 115℃, 또는 적어도 약 120℃ 및/또는 약 135°이하, 약 132℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 127℃ 이하, 또는 약 125℃ 이하일 수 있다.
물품이 마이크로파 가열 챔버(220)를 통과함에 따라서, 물품은 비교적 짧은 시간에 목표 온도까지 가열될 수 있고, 이는 고온에 장기간 노출에 의해 유발된 물품의 어떠한 손상 또는 악화도 최소화하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 가열 섹션(216)을 통과하는 각각의 물품의 평균 체류 시간은 특정 구현에서 제한없이 적어도 약 5초, 적어도 약 20초, 적어도 약 60초 및/또는 약 10분 이하, 약 8분 이하, 약 5분 이하, 약 3분 이하, 약 2분 이하, 또는 약 1분 이하일 수 있다. 마이크로파 가열 섹션(216)에서 가열된 물품의 최저 온도에서의 증가는 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 물품의 최저 온도는 적어도 약 20℃, 적어도 약 30℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃, 적어도 약 75℃ 및/또는 약 150℃ 이하, 약 125℃ 이하, 또는 약 100℃ 이하까지 증가할 수 있다.
마이크로파 가열 챔버(220)는 대략 주변 압력에서 작동될 수 있다. 대안적으로, 마이크로파 가열 챔버는 제한없이 주변 압력보다 높은 적어도 약 5 psig, 적어도 약 10 psig, 적어도 약 15 psig, 또는 적어도 약 17 psig 및/또는 약 80 psig 이하, 약 60 psig 이하, 약 50 psig 이하, 또는 약 40 psig 이하를 포함하는 다양한 압력에서 작동하는 가압된 마이크로파 챔버일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "주변" 압력은 외부 가압 디바이스의 영향없이 마이크로파 가열 챔버(220)에 있는 유체에 의해 가해지는 압력을 지칭한다.
일부 경우에, 마이크로파 가열 섹션(216)을 통과하는 물품은 뒤이어 "체류(dwell)" 기간이 이어지는 마이크로파 에너지로의 교번적인 노출 기간에 의해 마이크로파 에너지에 간헐적으로 노출될 수 있고, 체류 기간 동안 마이크로파 에너지는 물품을 향해 방전되지 않지만, 그 동안 물품은 열화될 수 있다. 일부 경우에, 물품은 체류 기간의 적어도 일부 동안 인접한 마이크로파 발사기 또는 발사기의 세트 사이에서 이동할 수 있는 반면에, 다른 경우에, 물품은 체류 기간 동안 정지 상태로 유지될 수 있다. 물품이 마이크로파 가열 챔버(220)를 통해 이동함에 따라서, 물품은 마이크로파 가열 챔버(220)의 입구와 출구 사이에서 단일 방향으로 이동할 수 있다. 대안적으로, 캐리어 또는 물품의 그룹은 그 각각이 본 개시내용과 일치하지 않는 범위까지 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 편입되는 미국 특허 출원 제62/471,664호 및 제15/921,921호에 상세히 설명된 바와 같이 이송 라인을 따라서 "전후진" 패턴으로 이동될 수 있다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 마이크로파 가열 섹션(116)을 빠져 나갈 때, 물품은 홀딩 섹션(120)으로 보내질 수 있고, 여기에서, 물품의 온도는 사전 결정된 시간 동안 특정 최소 목표 온도 이상으로 유지될 수 있다. 예를 들어 제한없이, 홀딩 섹션(120)에서, 물품의 가장 차가운 부분의 온도는 적어도 약 1분, 적어도 약 2분, 또는 적어도 약 4분 및/또는 약 20분 이하, 약 16분 이하, 또는 약 10분 이하의 시간(또는 "홀딩 기간") 동안 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃, 적어도 약 80℃, 적어도 약 85℃, 적어도 약 90℃, 적어도 약 95℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 105℃, 적어도 약 110℃, 적어도 약 115℃, 또는 적어도 약 120℃, 적어도 약 121℃, 적어도 약 122℃ 및/또는 약 130℃ 이하, 약 128℃ 이하, 또는 약 126℃ 이하의 사전 결정된 최저 온도 이상의 온도에서 홀딩될 수 있다.
가열된 물품이 홀딩 섹션(120)을 빠져나가면, 물품은 그런 다음 냉각 또는 급랭 섹션(122) 내로 도입될 수 있고, 여기에서, 물품은 냉각된 유체에서의 잠김을 통해 급속하게 냉각된다. 급랭 섹션(122)은 물품의 외부 표면 온도를 다양한 양만큼 낮출 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 외부 표면 온도는 적어도 약 1분, 적어도 약 2분, 적어도 약 3분 및/또는 약 10분 이하, 약 8분 이하, 또는 약 6분 이하의 시간에 적어도 약 30℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃ 및/또는 약 100℃ 이하, 약 75℃ 이하, 또는 약 50℃ 이하만큼 낮춰질 수 있다. 임의의 적합한 유체가 급랭 섹션(122)에서 사용될 수 있고, 유체는 마이크로파 가열 섹션(116) 및/또는 홀딩 섹션(120)에서 사용되는 액체와 유사하거나 이와 상이한 액체를 포함할 수 있다. 급랭 섹션(122)으로부터 제거될 때, 냉각된 물품의 온도는 변할 수 있다. 예를 들어 제한없이, 특정 구현에서, 냉각된 물품은 적어도 약 20℃, 적어도 약 25℃, 적어도 약 30℃ 및/또는 약 70℃ 이하, 약 60℃ 이하, 또는 약 50℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. 급랭 섹션(122)으로부터 제거되면, 냉각 처리된 물품은 그런 다음 후속 저장 및/또는 사용을 위해 마이크로파 가열 시스템(100)으로부터 제거될 수 있다.
본 개시내용은 마이크로파 가열 시스템 및 작동 프로파일을 사용하여 마이크로파 가열 시스템을 작동시키기 위한 방법을 제공한다. 일부 경우에, 마이크로파 가열 시스템은 단일 작동 프로파일에 따라서 선택적으로 작동될 수 있는 반면에, 다른 경우에, 2개 이상의 상이한 작동 프로파일에 따라서 작동될 수 있다. 시스템이 2개 이상의 상이한 작동 프로파일에 의해 작동될 때, 각각의 프로파일은 상이한 유형의 물품을 가열하거나, 또는 동일한 유형의 물품을 상이하게 가열하도록 특별히 설계될 수 있다. 각각의 작동 프로파일은 특정 유형의 물품을 처리하도록 설계될 수 있고, 따라서, 그 프로파일에 따라서 가열될 물품의 유형에 대한 특정 사양을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 작동 프로파일은 특정 유형의 물품을 가열하기 위해 선택될 수 있다. 그러므로, 각각의 프로파일은 하나 이상의 물품 파라미터를 위한 특정 사양에 기초하여 생성될 수 있다. 작동 프로파일에 의해 지정된 물품 파라미터의 예는 식품 유형 및 특성(예를 들어, pH, 중량, 당 함유량, 두께, 밀도, 유전율, 수분 함유량 등), 포장 유형 및 특성(예를 들어, 형상, 두께, 크기, 마이크로파 투과도, 열전도율, 차단 특성 등)뿐만 아니라 패키지 내에서의 음식 또는 음료의 배열(예를 들어, 충전율, 헤드 공간 등)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 경우에, 작동 프로파일은 그 프로파일에 따라서 처리될 수 있는 물품의 유형을 설명하기 위해 상기의 물품 파라미터 중 하나 이상에 대한 목표값을 지정할 수 있다. 대안적으로, 작동 프로파일은 임의의 물품 파라미터를 지정하지 않을 수 있거나, 또는 목표 파라미터에 대한 값 또는 값의 범위를 가이드라인으로서 간단히 제공할 수 있다.
도 3은 본 개시내용에 따른 작동 프로파일 개요(300)의 예시이다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 작동 프로파일 개요(300)는 각각이 일반적으로 도 1A의 마이크로파 가열 시스템(100)과 같은 마이크로파 가열 시스템의 작동 및 제어와 관련된 정보를 저장하는 작동 프로파일(302a 내지 302n)의 집합을 포함한다. 다음의 설명은 작동 프로파일(302a) 및 그 구성 요소를 더 상세히 언급하고 논의하고; 그러나, 달리 설명되지 않으면, 다음 설명이 다른 작동 프로파일(302b 내지 302n)에 유사하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
일반적으로, 각각의 작동 프로파일(302a 내지 302n)은 물품의 처리 동안 마이크로파 가열 시스템의 다양한 양태를 제어하도록 사용될 수 있는 작동 세트포인트의 하나 이상의 그룹을 포함한다. 세트포인트의 각각의 그룹은 세트포인트의 특정 그룹이 적용될 때 시간 경과에 따른 물품의 열적 거동을 일반적으로 설명하는 온도-시간 프로파일과 추가로 관련된다. 각각의 온도-시간 프로파일은 차례로 특정 레벨의 저온 살균 또는 멸균과 관련될 수 있다. 따라서, 작동 프로파일은 각각이 하나 이상의 온도-시간 프로파일로부터 기인하는 하나 이상의 멸균 또는 저온 살균 레벨을 포함할 수 있다. 각각의 온도-시간 프로파일은 차례로 관련된 작동 세트포인트의 하나 이상의 그룹을 사용하여 달성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 작동 프로파일(302a)은 가열되는 물품을 위한 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 지정하는 적어도 하나의 목표 F0 값(304)을 포함할 수 있다. 일반적으로, F0 값(통상적으로 또한 "멸균값"으로서 지칭됨)은 처리 동안 물품이 마주치는 모든 열처리의 누적 표현(cumulative representation)이고, 가열 동안 물품에 의해 달성되는 최소 레벨의 미생물 치사율을 나타낼 수 있다. F0에 대한 값이 높으면 높을수록, 미생물 치사율이 더 높고, 이는 더욱 높은 레벨의 저온 살균 또는 멸균에 대응한다. 치사율 레벨을 측정하도록 사용되는 기준 미생물(reference microbe)은 일반적으로 물품이 저온 살균 또는 멸균되는지의 여부에 의존하고, 전형적으로 클로스트리듐 보툴리늄(Clostridium botulinum)은 멸균 공정의 미생물 치사율을 특징화하도록 사용된다. 저온 살균에 사용되는 기준 미생물은 저온 살균되는 물품의 특정 유형에 따라 다르지만, 예를 들어 살모넬라 또는 대장균을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 도 3에 도시된 것과 같은, 작동 프로파일은 단일의 목표 F0 값(304)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 작동 프로파일은 적어도 2개, 적어도 3, 적어도 4, 또는 5 이상의 상이한 목표 F0 값을 포함할 수 있다. 각각의 목표 F0 값은 단일 포인트 값일 수 있거나, 또는 값의 범위일 수 있다. 일부 경우에, 작동 프로파일은 목표 F0 값에 대한 임의의 표현 값이나 범위를 포함할 수 없지만, 프로파일 내의 온도-시간 프로파일 및 세트포인트 값의 그룹(그 각각이 다음에 더욱 상세히 설명됨)은 프로파일이 특정 목표 F0 값을 나열하지 않을 수 있더라도 절대 최소 F0 값을 달성하기 위해 사전 선택될 수 있다. 전형적으로, 약 3 또는 4의 목표 F0 값은 절대 최소값으로 간주되고, 약 5 또는 6의 값은 보다 실용적인 최소값이다. 일부 경우에, 작동 프로파일은 적어도 약 6, 적어도 약 7, 적어도 약 8, 적어도 약 9, 또는 적어도 약 10 및/또는 약 15 이하, 약 14 이하, 약 13 이하, 약 12 이하, 약 11 이하, 또는 약 10 이하의 값을 가지는 적어도 하나의 목표 F0를 포함할 수 있다. 다시, 기준 미생물은 가열되는 물품의 유형에 의존하여, 그리고 물품이 저온 살균 또는 멸균되는지의 여부에 따라 상기된 것 중 하나 이상일 수 있거나, 또는 다른 미생물일 수 있다.
작동 프로파일(302a)은 또한 "T-t 프로파일 1" 내지 "T-t 프로파일 M"로서 도 3에서 대체로 도시된 적어도 하나의 온도-시간 프로파일(306a 내지 306m)을 포함할 수 있다. 온도-시간 프로파일(가열 속도 곡선으로 또한 지칭됨)은 일반적으로 가열 공정 전체에 걸쳐 물품의 온도를 설명한다. 하나의 구현에서, 온도-시간 프로파일은 전체 물품이 원하는 정도의 저온 살균 또는 멸균을 달성하는 것을 보장하기 위해 물품의 가장 차가운 부분 또는 가열 속도가 가장 느린 곳으로부터 획득된 온도 측정치에 대응할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 온도-시간 프로파일은 예를 들어 가장 뜨겁거나 가장 빠른 가열 지점 또는 평균 온도를 달성하거나 평균 가열 속도를 보이는 지점과 같은 물품의 다른 부분에서의 온도 측정치에 대응할 수 있다. 또 여전히 다른 경우에, 온도-시간 프로파일은 물품의 기하학적 중심에서의 온도 측정에 기초할 수 있다. 특정 구현에서, 제1 온도-시간 프로파일은 처리된 물품이 최소 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 충족시키도록 보장되도록 물품의 가장 차가운(또는 가장 느린 가열) 부분에서의 측정에 대응할 수 있는 반면에, 제2 온도-시간 프로파일은 예를 들어 물품의 오버쿠킹(overcooking)을 최소화하는 것에 의해 제품 품질을 보장하는 것을 도울 수 있는 물품의 가장 뜨거운(또는 가장 빠른 가열) 부분에서의 측정치에 대응할 수 있다.
작동 프로파일에서의 각각의 온도-시간 프로파일은 F0 값을 달성한다. 따라서, 작동 프로파일이 특정 목표 F0 값(예를 들어, 도 3의 F0 값(304))을 포함하지 않더라도, 온도-시간 프로파일은 F0 값을 달성할 것이고, 예를 들어, 적어도 5 또는 6의 F0와 같은 일부 바람직한 최소값을 달성하도록 선택될 수 있다. 작동 프로파일은 단일 온도-시간 프로파일을 포함할 수 있거나, 또는 각각 목표 F0 값을 달성하도록 선택되는 적어도 약 2개, 적어도 약 3개, 또는 적어도 약 4개의 상이한 온도-시간 프로파일을 포함할 수 있다. 작동 프로파일이 2개 이상의 상이한 온도-시간 프로파일을 포함할 때, 각각의 프로파일은 동일한 작동 프로파일에서의 다른 온도-시간 프로파일 중 하나 이상과 동일하거나 이와 다른 목표 F0 값을 달성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서, 각각의 T-t 프로파일(304a 내지 304m)은 F0 값(304)에 대응하는 것으로 도시되어 있다. 즉, 온도-시간 프로파일(306a 내지 306m)의 임의의 것에 따라서 물품을 가열하는 것은 일반적으로 F0 값(304)을 달성하는 것을 초래할 것이다. 그러나, 다른 구현에서, 온도-시간 프로파일(306a)은 F0 값(304)을 초래할 수 있는 반면에, 온도-시간 프로파일(306b)은 F0 값(304)과 상이한 제2 F0 값을 초래할 수 있다.
가열 공정 동안 물품의 F0 값은 그런 다음 최저 온도 이상의 온도-시간 곡선 아래의 면적을 통합하는 것에 의해 계산될 수 있다. 예를 들어, 물품이 저온 살균되는 중이면, 최저 온도는 적어도 약 70℃일 수 있고, F0 값은 물품이 70℃(또는 다른 최저) 또는 그보다 높은 온도를 가지는 경우에 온도-시간 곡선 아래의 면적을 통합하는 것에 의해 계산될 수 있다. 멸균을 위해, 이러한 최저 온도는 약 120℃ 정도일 수 있다. 그러므로, 작동 프로파일에 제공된 각각의 온도-시간 프로파일은 목표 F0 값이 작동 프로파일에 명시적으로 지정되었는지의 여부에 관계없이 특정 목표 F0 값을 달성하도록 선택된다.
특정 구현에서, 온도-시간 프로파일 중 하나 이상은 가열 공정 동안 물품의 온도를 모니터링하는 것에 의해 획득될 수 있다. 예를 들어, 특정 유형의 하나 이상의 물품은 하나 이상의 온도 센서(예를 들어, 열전대)가 장비될 수 있고, 작동 세트포인트의 제1 그룹에 따라서 가열 공정이 적용될 수 있다. 온도-시간 프로파일은 그런 다음 열전대로부터 획득된 온도 데이터 및 온도 데이터가 획득된 시기에 대응하는 관련 시간 데이터에 기초하여 발생될 수 있다. 결과적인 곡선은 그런 다음 위에서 설명된 바와 같은 대응하는 F0 값을 계산하도록 사용될 수 있다. 전술한 공정은 그 각각이 특정 F0 값을 초래하는 다수의 온도-시간 프로파일을 발생시키기 위해 작동 세트포인트의 상이한 그룹을 사용하여 동일한 유형의 다수의 물품에 대해 반복될 수 있다. 세트포인트 값의 그룹은 도 3에 도시된 바와 같이 온도-시간 프로파일 및 F0 값의 상대적인 유사성에 기초하여 트리(tree) 또는 유사한 링크 구조로 조직될 수 있다.
도 3에 도시된 온도-시간 프로파일(306a 내지 306m)의 온도 및 시간 데이터는 특정할 수 있거나 또는 값의 범위에 대응할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 주어진 온도-시간 프로파일은 가열 공정 기간 동안의 최저 온도, 가열 공정 기간 동안의 최고 온도, 가열 공정의 특정 시간에서의 특정 목표 온도, 또는 그 임의의 변형을 포함할 수 있다. 따라서, 작동 세트포인트 그룹이 물품에 대해 상이한 열적 거동을 초래할 수 있지만, 세트포인트의 그룹에 대한 열적 거동은 그럼에도 불구하고 세트포인트의 그룹에 대한 결과적인 시간-온도 프로파일이 작동 프로파일을 발생시키는 목적을 위해 동일한 것으로 간주되도록 충분히 유사하거나 그렇지 않으면 공통 임계값을 충족시킬 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 작동 프로파일은 또한 세트포인트의 적어도 하나의 그룹을 포함한다. 예를 들어, 도 3의 작동 프로파일(302a)은 세트포인트 그룹(A 내지 D)(308a 내지 308d)를 포함하고, 세트포인트 그룹(A 및 B)은 T-t 프로파일 1(306a)을 달성하고, 세트포인트 그룹(C 및 D)는 T-t 프로파일 2(306b)를 달성한다. 세트포인트의 각각의 그룹은 적어도 하나의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 하나 이상의 목표값을 포함한다. 이들 목표값은 가열 시스템을 통과한 물품의 온도가 목표 F0 값을 달성하기 위해 온도-시간 프로파일에 근사하도록 마이크로파 가열 시스템의 작동을 제어하도록 사용될 수 있다.
각각의 작동 프로파일은 단일 그룹의 세트포인트 값을 포함할 수 있거나, 또는 일부 경우에 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 적어도 9개 또는 적어도 10개의 서로 다른 그룹의 세트포인트 값을 포함할 수 있다. 반드시 상한에 대해 제한될 필요가 없을지라도, 작동 프로파일은 50개 미만, 40개 미만, 30개 미만, 20개 미만 또는 15개 미만의 그룹의 세트포인트 값을 포함할 수 있다. 작동 프로파일에 2개 이상의 온도-시간 프로파일을 포함하는 경우에, 적어도 하나의 그룹의 세트포인트 값이 동일한 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택될 수 있다. 일부 경우에, 2개 이상의 상이한 그룹의 세트포인트 값이 동일한 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 2개의 상이한 그룹의 세트포인트 값이 상이한 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택될 수 있다.
예를 들어, 작동 프로파일은 단일 온도-시간 프로파일과, 이러한 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 선택된 2개 이상의 그룹의 세트포인트 값을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 작동 프로파일은 2개의 온도-시간 프로파일과, 각각의 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 선택된 적어도 하나의 그룹의 세트포인트 값을 포함할 수 있다. 작동 프로파일이 적어도 2개의 온도-시간 프로파일을 포함할 때, 각각의 프로파일은 이러한 프로파일을 달성하기 위해 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 적어도 4 및/또는 10개 이하, 8개 이하, 6개 이하, 4개 이하, 3개 이하, 또는 2개 이하의 상이한 그룹의 세트포인트 값을 가질 수 있다. 각각의 온도-시간 프로파일은 동일하거나 상이한 작동 프로파일에 있는 하나 이상의 상이한 온도-시간 프로파일과 동일하거나 상이한 수의 그룹의 세트포인트 값을 가질 수 있다.
각각의 그룹의 세트포인트 값은 하나 이상의 상이한 마이크로파 시스템 파라미터의 각각에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 세트포인트 그룹(A)(308a)은 무엇보다도 마이크로파(MW) 순수 전력, 수온 및 이송 속도에 대한 세트포인트/목표값을 포함한다. 작동 프로파일이 2개 이상의 그룹의 세트포인트 값을 포함할 때, 각각의 그룹은 다른 그룹 중 하나 이상에서의 동일한 파라미터에 대한 목표값과 다르거나 동일한 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값을 가질 수 있다. 일부 경우에, 각각의 그룹의 세트포인트 값은 동일한 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값을 포함할 수 있거나, 또는 하나 이상의 그룹이 상이한 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값을 포함할 수 있다.
적합한 마이크로파 시스템 파라미터의 예는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 이송 라인 속도, 방전된 순수 마이크로파 전력(발사기 또는 발사기 쌍당), 체류 시간, 예열 섹션에서의 액체 온도, 예열 섹션에서의 액체 유속, 예열 섹션에서의 이송 라인 속도, 홀딩 섹션에서의 액체 온도, 홀딩 섹션에서의 액체 유속, 홀딩 섹션에서의 이송 라인 속도, 냉각 섹션에서의 액체 온도, 냉각 섹션에서의 액체 유속, 냉각 섹션에서의 이송 라인 속도, 전체 이송 라인 속도, 및 전체 생산 속도를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이들 파라미터의 각각에 대한 예시적인 값(넓은 범위, 중간 범위 및 좁은 범위로서 제공됨)은 아래의 표 1(저온 살균) 및 표 2(멸균)에 요약되어 있다. 본 명세서에 설명된 다른 범위 중 하나 이상 내의 값이 또한 적합할 수 있다.
세트포인트 값의 그룹에서 제공되는 각각의 목표값의 특정 형태는 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 목표값은 허용 가능한 편차의 유무에 관계없이 단일 목표값일 수 있다. 예를 들어, 이러한 편차는 목표값의 백분율 및/또는 절대 차이로서 표현된 목표값으로부터의 허용 가능한 변동일 수 있다. 예를 들어, 세트포인트 값의 그룹은 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 100℃의 목표값을 포함할 수 있고, 세트포인트 값의 ± 5℃ 또는 ± 5%의 허용 가능한 편차를 지정할 수 있다. 허용 가능한 편차가 세트포인트 값의 백분율로서 지정될 때, 허용 가능한 편차는 세트포인트 값의 적어도 약 ± 1%, 2%, 5%, 8%, 9%, 10%, 15%, 또는 20%일 수 있다. 절대 차이로 표현되는 특정 편차는 특정 파라미터 자체에 의존한다. 예를 들어 제한없이, 온도 관련 값(예를 들어, 섹션에서의 액체 온도)에 대한 편차는 적어도 약 ± 1, 2, 3, 5, 또는 8℃의 허용 가능한 편차를 가질 수 있다. 속도 관련 값(예를 들어, 이송 속도)에 대한 편차는 적어도 약 ± 0.01, 0.025, 0.05, 0.10, 0.25 또는 0.50 in/s의 허용 가능한 편차를 가질 수 있다. 전력 관련 값(예를 들어, 방전된 전체 순수 전력 또는 발사기당 방전된 순수 전력)에 대한 편차는 적어도 약 ± 2, 5, 10 또는 15㎾의 허용 가능한 편차를 가질 수 있다.
다른 경우에, 작동 세트포인트의 그룹에서 지정된 목표값은 주어진 파라미터에 대한 값의 범위일 수 있다. 이러한 범위는 이전에 설명된 허용 가능한 편차를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 목표값으로서 제공된 값의 범위는 바람직한 세트포인트 값과 그 허용 가능한 편차를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 100℃ ± 5℃(또는 ± 5%)의 목표값은 95℃ 내지 105℃의 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 목표값으로서 작동 세트포인트의 그룹에서 표현될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹은 하나 이상의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값으로서 사전 결정된 최대값 및/또는 사전 결정된 최소값을 포함할 수 있다. 이들 최대값과 최소값은 식품의 최종 품질 및/또는 필요한 저온 살균 또는 멸균의 요청 레벨을 유지하기 위해 허용 가능한 주어진 파라미터에 대한 최고값과 최저값을 각각 나타낼 수 있다.
저온 살균 또는 멸균의 목표 레벨과 관련된 최소값 및 최대값은 예를 들어, 방전된 최소의 전체 순수 마이크로파 전력, 마이크로파 가열 챔버에서의 최소의 액체 온도, 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 최대의 이송 라인 속도, 방전된 최소의 순수 마이크로파 전력(발사기당 또는 발사기 쌍당), 예열 섹션에서의 최소의 액체 온도, 예열 섹션에서의 최대의 이송 라인 속도, 홀딩 섹션에서의 최소의 액체 온도, 홀딩 섹션에서의 최대의 이송 라인 속도, 및 최대의 전체 이송 라인 속도를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 최대값을 초과하거나 이러한 최소값 미만으로 작동하는 것은 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 달성하는데 실패한 물품을 초래할 수 있다. 최종 제품의 전체적인 품질과 관련된 최소값 및 최대값은 예를 들어, 방전된 최대의 전체 순수 마이크로파 전력, 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 최소의 이송 라인 속도, 방전된 최대의 순수 마이크로파 전력(발사기당 또는 발사기 쌍당), 홀딩 섹션에서의 최대의 이송 라인 속도, 및 최소의 전체 이송 라인 속도를 포함할 수 있다. 이들 파라미터의 몇몇에 대한 예시적인 최소 및 최대 목표값은 표 1과 표 2에 요약되어 있다.
작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 각각의 그룹은 각각의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 단일 목표값을 포함할 수 있거나, 또는 2개 이상의 목표값을 포함할 수 있다. 세트포인트의 그룹이 2개 이상의 목표값을 포함할 때, 하나 이상의 값은 하나 이상의 다른 값보다 더욱 중요한 것으로 나열될 수 있다. 전형적으로, 단일 그룹의 세트포인트 값은 단일 파라미터에 대한 3개 이상의 다른 목표값을 포함할 수 없다. 예를 들어, 세트포인트 값의 그룹은 사전 결정된 최대값(예를 들어, 100㎾) 및 사전 결정된 최소값(예를 들어, 50㎾)과 함께 허용 가능한 편차(예를 들어, ± 5㎾)의 유무에 관계없이 단일 목표값(예를 들어, 75㎾의 방전된 전체 순수 전력)을 포함할 수 있다. 이러한 것들은 예시적인 값이도록 의도되고, 반드시 제한하는 것은 아니다.
일부 경우에, 작동 프로파일에서 제공되는 목표값은 "포인트" 또는 정적 값일 수 있지만, 다른 경우에, 목표값 중 하나 이상은 시간에 따라 변할 수 있다. 목표값 또는 값이 시간에 따라 변할 때, 상기 변화는 목표값의 값이 공정 동안 주어진 시간 또는 시간들로 변경되고, 그런 다음 일반적으로 다음 변경까지 일정하게 유지되도록 단계적으로 변경될 수 있거나, 또는 목표값이 공정 시간의 함수로 선 또는 부드러운 곡선을 따르도록 연속적일 수 있다.
이전에 나열된 마이크로파 시스템 파라미터는 마이크로파 가열 시스템의 작동 동안 직접 제어되는 경향이 있는 파라미터들이다. 일부 경우에, 작동 프로파일은 용이하게 제어 가능하거나 측정 가능할 수 없지만 여전히 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 달성하는 부분일 수 있는 하나 이상의 다른 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값 또는 목표값의 범위를 또한 포함할 수 있다. 이러한 "간접적인" 파라미터의 예는 최저 물품 온도, 단일 물품에서 열점과 냉점 사이의 최고 온도 차이, 단일 캐리어에 있는 물품 사이의 열점과 냉점 사이의 최고 온도 차이, 가열 구역에서의 물품 체류 시간, 및 이것들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 아래의 표 3(저온 살균) 및 표 4(살균)는 위에서 나열된 각각의 추가 파라미터에 대한 가능한 값의 넓은 범위, 중간 범위, 및 좁은 범위를 제공한다.
위의 표 3 및 표 4에서의 파라미터가 마이크로파 가열 시스템의 제어 시스템에 대한 입력으로 반드시 직접적으로 사용되는 것은 아닐지라도, 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹은 마찬가지로 이들 간접 파라미터 중 하나 이상에 대한 원하는 범위를 포함할 수 있다.
전반적으로, 세트포인트 값의 그룹은 원하는 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되고, 이는 따르게 될 때 가열되는 물품에 대한 목표 F0를 달성할 것이다. 일부 경우에, 작동 프로파일의 전부 또는 일부가 정부 규제 기관에 의해 승인되었을 때, 작동 프로파일에 따라서 생산된 물품은 특정 절차 또는 승인이 국가 또는 지역에 따라서 변할 수 있을지라도 적용 가능한 식품 안전 표준을 준수할 수 있다.
지금 도 4를 참조하여, 본 개시내용의 구현에 따른 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 방법(400)의 주요 단계가 제공된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공정은 작동 프로파일을 획득하는 단계(동작 402)로 시작한다. 작동 프로파일은 예를 들어 스프레드시트 또는 데이터 베이스와 같은 전자적 형태를 포함하는 임의의 적합한 형태일 수 있다. 작동 프로파일은 컴퓨터 또는 메모리 디바이스에서 국부적으로 저장될 수 있거나, 또는 한 명 이상의 원격 사용자가 액세스할 수 있는 중앙 위치에서 저장될 수 있다. 다른 경우에, 작동 프로파일은 테이블 또는 기타 유사한 형태에서와 같이 인쇄된 형태를 할 수 있다. 단일 작동 프로파일은 전자 및 인쇄 형태일 수 있다.
일부 경우에, 작동 프로파일은 동일한(또는 유사한) 물품이 동일하거나 다른 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 저온 살균 또는 멸균되는 하나 이상의 공정 실행으로부터 경험적 데이터를 수집하는 것에 의해 획득할 수 있다. 이러한 실행 동안, 다양한 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 값은 측정되거나 계산될 수 있고, 결과적인 데이터는 작동 프로파일을 생성하도록 상관될 수 있다. 각각의 프로파일은 동일하거나 상이한 조건 하에서 작동되는 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 5개 이상의 공정 실행으로부터의 데이터로 구성될 수 있다. 일부 경우에, 이들 예비 실행은 작동 프로파일을 사용하여 동일한 사람 또는 당사자에 의해 수행될 수 있지만, 다른 경우에, 다른 사람 또는 당사자에 의한 사용을 위한 작동 프로파일을 발생시키기 위해 이들 예비 실행을 수행할 수 있다. 두명 이상의 당사자가 관련될 때, 당사자는 동일한 조직(예를 들어, 연구 개발 부서 및 운영 부서)의 부원일 수 있거나, 또는 당사자는 다른 조직의 부원일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일단 획득되면, 작동 프로파일에서의 정보의 전부 또는 일부는 컴퓨팅 디바이스에 제공될 수 있다(동작 404). 전형적으로, 컴퓨팅 디바이스는 제어 시스템이거나, 또는 마이크로파 가열 시스템의 제어 시스템과 관련된다. 일부 경우에, 컴퓨팅 디바이스가 예를 들어 공정 로직 제어기(PLC)와 같은 제어 시스템에 직접 연결될 수 있지만, 다른 경우에, 컴퓨팅 디바이스는 데이터가 입력되고 PLC 또는 기타 제어기에 의한 사용을 위해 데이터의 적어도 일부를 출력하는 보조 컴퓨터일 수 있다. 일부 경우에, 보조 컴퓨터가 사용될 때, 출력 데이터는 제어 시스템으로 직접 전송될 수 있거나, 또는 운영자에 의해 PLC 내로 입력을 위해 인쇄 또는 전자적 형태로 제공될 수 있다.
작동 프로파일이 2개 이상의 그룹의 세트포인트 값(및 선택적으로 2개 이상의 온도-시간 프로파일)을 포함할 때, 작동 프로파일을 제공하는 단계는 또한 시스템을 작동시키는 초기 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 초기 그룹의 세트포인트 값은 이미 컴퓨터에 입력되어, 사용자에 의해 액세스 가능할 수 있다. 이러한 선택은 컴퓨터 내로의 작동 프로파일의 입력 동안 또는 입력 후에 수동으로 수행될 수 있거나, 또는 컴퓨터 또는 PLC에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 일부 경우에, 작동 프로파일을 컴퓨팅 디바이스에 제공하는 단계는 다수의 작동 프로파일을 한번에 컴퓨팅 디바이스에 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 초기 그룹의 세트포인트 값의 선택은 프로파일이 입력된 후 추후에 다른 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 그룹 중에서 선택될 수 있다.
위에서 도 4에 도시된 바와 같이, 세트포인트 값의 그룹이 선택되었으면, 마이크로파 가열 시스템은 이러한 값에 기초하여 작동될 수 있다(동작 406). 예를 들어, 작동 프로파일의 값은 적용 가능한 마이크로파 시스템 파라미터의 각각에 대한 제어 세트포인트로서 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 세트포인트 값의 선택된 그룹이 방전된 순수 마이크로파 전력, 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 라인 속도, 및 예열 섹션에서의 액체 온도에 대한 목표값을 포함하면, 이들 값은 이들 파라미터의 각각에 대한 세트포인트 값으로서 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다. 마이크로파 가열 시스템의 작동은 작동 프로파일이 입력된 컴퓨팅 디바이스 및 예를 들어 운영자에 의해 간접적으로 선택된 세트포인트 값의 그룹, 또는 이들의 조합에 의해 직접 수행될 수 있다.
입력되면, 마이크로파 가열 시스템의 작동은 제어 세트포인트를 사용하여 제어된다. 이제 도 5를 참조하여, 작동 프로파일을 사용하여 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 방법(500)이 제공된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 세트포인트가 입력되었으면, 제어 세트포인트가 설정된 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 실제값은 시스템이 작동하는 동안 측정된다(동작 502). 예를 들어, 세트포인트 값의 선택된 그룹이 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 목표값과 제어 세트포인트로서 설정하기 위한 목표값을 포함하였으면, 동작 502는 시스템이 작동하는 동안(예를 들어, 물품이 처리되는 동안) 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도의 실제값을 측정하는 단계를 포함할 것이다. 실제값의 측정은 측정값을 제공하기 위해 직접 측정 및/또는 직접 측정에서 수행되는 계산을 포함할 수 있다.
각각의 파라미터에 대한 측정값은 그런 다음 그 파라미터에 대한 제어 세트포인트와 비교되어, 차이(D1)를 결정한다(동작 504). 이러한 비교는 제어 시스템에 의해 수행될 수 있지만, 운영자에 의해 수동으로 수행될 수 있다. 이러한 비교는 예를 들어 매 10초, 30초, 1분, 2분 또는 5분과 같이 설정된 간격으로 결정된 포인트 비교(point comparison)일 수 있다. 또는, 비교는 실제값과 주어진 파라미터에 대한 제어 세트포인트를 연속적으로 비교하는 것에 의해 "실시간"으로 수행될 수 있다. 이러한 유형의 비교의 조합이 또한 사용될 수 있다.
측정된 차이(D1)는 그런 다음 측정된 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이(predetermined allowable difference: PAD)보다 크거나 작은지의 여부를 결정하기 위해 PAD와 비교될 수 있다(동작 506). 일부 경우에, PAD는 초과될 수 없는 절대 최대값과 제어 세트포인트 사이의 차이를 구하는 것에 의해 계산될 수 있다. 다른 경우에, PAD는 제어 세트포인트와, 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 실제값이 내려갈 수 없는 절대 최소값 사이의 차이를 구하는 것에 의해 계산될 수 있다. 다른 경우에, PAD는 세트포인트로부터의 최대 허용 가능한 편차로부터 계산될 수 있고, 이는 절대 편차(예를 들어, ± 10℃) 또는 세트포인트의 백분율(예를 들어, 세트포인트의 ± 10%)로서 표현될 수 있다. PAD는 절대값(예를 들어, ± 50㎾)을 포함할 수 있거나, 또는 제어 세트포인트보다 높거나 낮은 값을 나타내는 양수 또는 음수(예를 들어, -1 in/s 또는 + 20℃)일 수 있다.
측정값과 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 제어 세트포인트 값(D1) 사이의 차이(D1)가 PAD보다 작은 한, 시스템은 세트포인트 값의 선택된 그룹에 따라서 계속 작동한다(즉, 시스템은 동작 502로 귀환한다). 일부 경우에, D1과 PAD 사이의 차이는 시스템 자체에 대한 다양한 조정(예를 들어, 밸브를 개방하는 것, 냉각수를 더욱 추가하는 것, 발전기 출력을 조정하는 것, 또는 이송 라인을 시작하는 것, 이송 라인의 속도를 변경하는 것, 또는 이송 라인을 중지하는 것)을 야기할 수 있다. 이러한 조정은 전형적인 제어 시스템 작동과 비슷하지만, 제어 세트포인트를 변경하지 않고, 원래 선택된 제어 세트포인트에 따라서 물품을 계속 처리하는 것을 제외하고 물품과 관련하여 어떠한 조치도 취하지 않는다.
그러나, 마이크로파 가열 시스템의 작동 동안, 측정값과 마이크로파 시스템 파라미터의 그 제어 세트포인트 값(D1)을 비교하여 결정된 차이(D1)가 사전 결정된 허용 가능한 차이(PAD)를 초과하면, 마이크로파 가열 시스템 및/또는 처리중인 물품에 대해 보정 또는 다른 조치가 취해질 수 있다. 과거에, 이러한 유형의 편차는 전형적으로 바람직하지 않은 작동 조건에 노출된 물품이 폐기되어야만 하였던 것을 의미하였고, 이러한 것은 물품이 폐기되는 것을 야기하지 않았지만, 시스템의 정지 및 재시작으로 인해 운영 비용 및 시간 손실을 증가시켰다.
그러나, 작동 프로파일이 마이크로파 가열 시스템을 제어하도록 사용되는 본 개시내용의 방법은 "범위를 벗어난" 값이 신규의 허용 가능한 범위 내에 놓이고 물품이 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 달성할 수 있도록 시스템의 제어 세트포인트를 조정하는 것에 의해 이들 공정 편차가 "제거되는 것"을 허용한다.
다시 도 5를 참조하여, D1이 PAD를 초과할 때, 편차는 다음에 작동 프로파일 내의 세트포인트 값의 다른 그룹에 제공된 동일한 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 다른 목표값과 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값을 비교하는 것에 의해 "제거될" 수 있다(동작 508). 예를 들어, 제1 그룹의 세트포인트 값에서 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 실제 측정값과 세트포인트 값의 차이가 PAD를 초과하면, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 실제 측정값은 작동 프로파일 내의 세트포인트 값의 하나 이상의 다른 그룹에서의 이러한 파라미터에 대한 다른 세트포인트 값과 비교될 수 있다. 측정값과 세트포인트 값의 다른 그룹에서의 다른 목표값 사이의 각각의 비교는 제2 차이(D2)를 야기한다.
각각의 제2 차이(D2)는 그런 다음 신규의 차이(D2) 중 임의의 것이 PAD보다 낮은지를 결정하도록 PAD와 비교된다(동작 510). 이러한 비교 단계가 세트포인트 값의 2개 이상의 상이한 그룹에서의 그 파라미터에 대한 목표값과 파라미터의 측정값을 비교하는 단계를 포함하는 경우에, 2개 이상의 제2 차이(D2)가 결정될 것이다. 각각의 신규의 차이는 그런 다음 신규의 차이(D2) 중 임의의 것이 PAD보다 낮은지를 결정하도록 PAD와 비교된다.
신규의 차이(D2) 중 적어도 하나가 PAD보다 낮을 때, 세트포인트 값의 신규의 그룹은 시스템을 작동시키기 위한 제어 포인트의 신규의 세트로서 사용하기 위해 선택될 수 있다(동작 512). 신규의 차이(D2) 중 2개 이상이 PAD보다 작을 때, 이들 목표값을 포함하는 세트포인트 값의 2개의 그룹 중 하나는 신규의 제어 세트포인트로서 사용하기 위해 선택될 수 있다. 일부 경우에, 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값으로부터의 가장 작은 차이(예를 들어, 가장 작은 D2)를 가지는 목표값을 포함하는 세트포인트 값의 그룹이 선택될 수 있다. 일부 경우에, 보다 큰 차이(D2)를 가지는 세트포인트 값의 그룹은 예를 들어, 증가된 생산 속도, 단축된 생산 시간, 또는 에너지 절약과 같은 일부 추가 이점을 제공하기 때문에 선택될 수 있다. 일부 경우에, 제어 시스템은 사용되는 세트포인트 값의 그룹을 운영자가 선택하도록 요구할 수 있지만, 다른 경우에, 선택이 주어지지 않고, 제어 시스템은 세트포인트 값의 신규의 그룹 중 하나를 자동으로 선택할 수 있다.
세트포인트 값의 신규의 그룹에서의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값은 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값에 더욱 근접할 것이고, 이는 이전의 목표값으로 "범위를 벗어났었다". 이러한 것은 시스템을 작동시키도록 사용된 세트포인트 값의 그룹을 변경하는 것에 의해 편차를 "범위 내로" 효과적으로 가져온다. 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값은 세트포인트의 새로 선택된 그룹에서 더 이상 범위를 벗어나지 않는다. 일단 선택되면, 세트포인트 값의 신규의 그룹은 컴퓨터 또는 제어 시스템에 선택적으로 입력되거나 그렇지 않으면 제공되고(아직 수행되지 않았으면), 이들 세트포인트 값은 그런 다음 신규의 제어 세트포인트로서 선택된다(동작 514). 마이크로파 가열 시스템은 그 신규의 작동 파라미터로 조정될 수 있고, 시스템은 이제 제어 세트포인트의 신규의 그룹에 따라서 제어될 수 있다. 위에서 설명된 측정 및 조정 단계는 시스템이 계속 작동함에 따라서 신규의 제어 세트포인트에 의해 계속된다.
예로서, 마이크로파 가열 시스템이 85℃의 마이크로파 가열 챔버에서의 액체에 대한 목표값, 및 공정 실행의 어느 시점 동안 70℃로 강하된 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 실제 온도를 포함한 세트포인트 값의 그룹을 사용하는 작동 프로파일로 작동하는 중이었으면, 세트포인트 값과 그 시점에서 측정값 사이의 차이는 15℃일 것이다. 작동 프로파일이 10℃의 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 PAD를 지정하였으면, 이러한 측정된 차이(D1)는 시스템이 작동하고 있던 세트포인트 값의 초기 그룹에 대해 "범위를 벗어났을" 것이다.
이러한 편차를 해결하기 위해, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 "범위를 벗어난" 값(예를 들어, 70℃)은 동일하거나 다른 작동 프로파일 내의 세트포인트 값의 하나 이상의 다른 그룹에 있는 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 목표값과 비교될 수 있었다. 이들 다른 그룹은 동일하거나 상이한 온도-시간 프로파일을 달성하도록 설계될 수 있고, 이러한 것 자체는 세트포인트 값의 초기 그룹 및 초기 온도-시간 프로파일과 동일하거나 상이한 목표 F0 값을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 범위를 벗어난 측정값(예를 들어, 70℃)이 세트포인트 값의 다른 그룹의 각각에서의 동일한 파라미터(예를 들어, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도)에 대한 목표값과 비교될 때, 차이(D2)가 각각에 대해 결정된다. 이들 차이(D2)의 각각은 그런 다음 PAD와 비교된다. 이들 개별 차이 중 임의의 것이 PAD보다 적으면, 세트포인트 값의 그 그룹(보다 작은 차이를 야기한 목표값을 포함하는)은 시스템을 작동시키는 세트포인트 값의 신규의 그룹으로서 선택될 수 있다.
상기의 예에서, 70℃의 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 측정값은 세트포인트의 몇몇 다른 그룹에 있는 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 목표값과 비교될 수 있다. 이들 그룹은 다른 파라미터에 대한 목표값(예를 들어, 방전된 순수 전력, 마이크로파 가열 챔버에서의 이송 속도 등)을 또한 가질 수 있고, 이는 원래 그룹에서의 이들 파라미터에 대한 목표값과 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 그룹(B)으로서 지칭되는 세트포인트 값의 하나의 그룹은 95℃의 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 목표값을 가질 수 있고, 다른 그룹인 그룹(C)은 예를 들어 65℃의 동일한 파라미터에 대한 목표값을 가질 수 있다. 그러므로, 70℃의 측정값과 그룹(B)에서의 목표값 사이의 차이(D2)는 25℃이고, 70℃의 측정값과 그룹(C)의 목표값 사이의 차이(D2)는 5℃이다.
이러한 예에서, 사전 결정된 허용 가능한 차이가 10℃이면, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 목표값과 5℃의 이러한 온도에 대한 측정값 사이의 차이(D2)가 10℃의 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 작기 때문에, 그룹(C)이 신규 그룹의 세트포인트 값으로서 선택되었을 것이다. 이러한 그룹의 세트포인트 값에 있는 마이크로파 가열 챔버에서의 액체의 온도에 대한 목표값과 25℃의 이러한 온도에 대한 측정값 사이의 차이(D2)가 10℃의 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 크기 때문에, 그룹(B)은 신규 그룹의 세트포인트 값으로서 선택되지 않을 것이다.
그룹(C)을 신규 그룹의 세트포인트 값으로서 선택한 후에, 이러한 그룹에서의 세트포인트 값은 신규의 제어 세트포인트 값으로서 제어 시스템에서 사용되고, 마이크로파 가열 시스템의 작동은 필요에 따라 세트포인트 값을 충족시키도록 조정될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 것은 하나 이상의 다른 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 적어도 하나의 다른 세트포인트 값을 변경하는 것을 포함할 수 있지만, 다른 제어 세트포인트를 변경하도록 요구하거나 요구하지 않을 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 65℃의 신규의 세트포인트가 제어 시스템에서 신규의 제어 세트포인트로서 입력될 때, 이러한 것은 마찬가지로 하나 이상의 다른 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 제어 세트포인트를 야기할 수 있다. 또는 하나 이상의 제어 세트포인트가 동일하게 유지될 수 있다. 그런 다음, 마이크로파 가열 시스템은 위에서 개괄된 바와 같은 그 작동을 계속할 수 있다. 다른 편차가 발생하면, 상기 공정은 필요에 따라 반복될 수 있다.
다시 도 5를 참조하여, 일부 경우에, 신규의 차이(D2) 중 어느 것도 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 낮지 않을 것이다. 이러한 것은 물품이 여전히 목표 레벨의 저온 살균 또는 멸균에 도달할 수 있도록 "범위를 벗어난" 값을 허용 가능한 범위로 가져올 수 있는 조건의 어떠한 세트도 작동 프로파일이 포함하지 않음에 따라서 편차가 제거될 수 없다는 것을 의미한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 것은 조치가 물품에 대해 수행되는 것을 야기한다(동작 516). 이러한 조치는 실행을 중지시키는 것, 물품을 제거하여 폐기하는 것, 물품을 재실행시키는 것, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다시 도 4를 참조하여, 작동 프로파일에 따라서 시스템을 작동시킨 후에, 저온 살균 또는 멸균된 물품은 마이크로파 가열 시스템으로부터 제거될 수 있다(동작 408). 그렇게 하기 전에, 물품은 전술한 바와 같이 홀딩 및/또는 냉각 섹션을 선택적으로 통과할 수 있다. 일부 경우에, 작동 프로파일의 적어도 일부는 예를 들어 액체 온도, 이송 속도 등과 같은 이들 섹션과 관련된 다양한 파라미터에 대한 목표값을 포함할 수 있다. 마이크로파 가열 시스템으로부터 제거된 물품은 목표 F0 값을 달성하였고, 예를 들어 목표값보다 크거나 동일한 목표 F0 값을 가질 수 있다. 일부 경우에, 저온 살균 또는 멸균된 물품의 실제 F0 값은 목표 F0 값보다 적어도 약 10, 적어도 약 20, 적어도 약 30, 적어도 약 40, 적어도 약 50, 적어도 약 60, 적어도 약 70, 적어도 약 80, 적어도 약 90% 이상 높을 수 있다. 마이크로파 가열 시스템에서 처리된 물품의 그룹에 의해 달성된 실제 F0 값은 물품이 최소 임계 온도 이상에 있었던 실제 온도-시간 곡선 아래의 면적을 수치적으로 통합하는 것에 의해 측정될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 이러한 최소 임계 온도는 물품이 저온 살균 또는 멸균되는지의 여부에 의존한다.
추가적으로, 일부 경우에, 마이크로파 가열 시스템은 또한 하나 이상의 실행에서 물품의 처리 동안 획득된 하나 이상의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값을 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 데이터는 적용 가능한 규제 절차에 따라서 저장될 수 있거나, 또는 신규의 온도-시간 프로파일, 신규의 작동 프로파일, 또는 세트포인트 값의 신규의 그룹을 생성하도록 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 한번 이상의 이전의 공정 실행 동안 발생된 마이크로파 시스템 파라미터의 측정값은 보다 최근의 공정 실행으로부터의 데이터를 평가하고, 가장 최근의 공정 실행이 예를 들어 특정 온도-시간 프로파일 또는 특정 목표 F0와 같은 특정 기준을 충족시키는지의 여부를 결정하도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 것은 주어진 공정 실행 동안 측정된 하나 이상의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 값을, 원하는 온도-시간 프로파일 및/또는 목표 F0 값을 달성하도록 선택되었던 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹을 포함하는 작동 프로파일과 비교하는 것에 의해 수행될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 방법은 공정 실행이 완료된 후에 수행될 수 있고, 적어도 하나의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 하나 이상의 실제값을 적어도 하나의 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹에서의 그 파라미터에 대한 목표값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 2개 이상의 상이한 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 다수의 그룹은 이러한 비교를 위해 사용될 수 있다. 마이크로파 가열 시스템에서 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 작동 프로파일의 이러한 사용은 연구 개발 또는 파일럿 플랜트 확대 목적을 위해 유용할 수 있지만, 상업적 규모 시설에서도 다양한 용도를 가질 수 있다.
도 6은 공정 실행이 완료된 후에 작동 프로파일을 사용하는 방법(600)이다. 예시된 바와 같이, 하나 이상의 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값의 세트는 물품의 그룹이 마이크로파 가열 시스템에서 가열되는 동안 획득될 수 있다(동작 602). 공정 실행의 적어도 일부 또는 전부가 완료된 후에, 실행 동안 수집된 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 측정값은 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹에 있는 동일한 파라미터에 대한 하나 이상의 목표값과 비교될 수 있다(동작 604). 일부 경우에, 측정값은 몇몇 차이를 결정하기 위해 세트포인트 값의 2개 이상의 상이한 그룹에 존재하는 동일한 파라미터에 대한 2개 이상의 목표값과 비교될 수 있다. 각각의 목표값에 대한 측정값의 각각의 비교는 차이(D3)를 야기한다. 세트포인트 값의 그룹은 동일하거나 상이한 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 선택될 수 있고, 동일하거나 상이한 작동 프로파일에 존재할 수 있다.
측정값과 주어진 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 각각의 대응하는 목표값 사이의 차이(D3)가 사전 결정된 허용 가능한 차이(PAD)보다 작으면, 측정값은 "통과"라고 할 수 있다(동작 606, 608). 대안적으로, 측정값과 주어진 마이크로파 시스템 파라미터에 대한 목표값 사이의 차이(D3)가 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 크면, 측정값은 "실패"라고 할 수 있다(동작 610). 측정값과 파라미터에 대한 세트포인트의 각각의 그룹에서의 목표값에 의존하여, 단일 측정값은 세트포인트 값의 하나 이상의 그룹과 비교될 때 "통과"일 수 있고, 하나 이상의 다른 그룹과 비교될 때 "실패"일 수 있다.
이들 통과/실패 분석은 몇몇 차이를 결정하도록 세트포인트 값의 몇몇 그룹에 걸쳐서 단일 마이크로파 시스템 파라미터에 대해 수행될 수 있고, 단계는 하나 이상의 상이한 마이크로파 시스템 파라미터를 이용하여 선택적으로 반복될 수 있고, 이를 위해, 실제값은 실행 동안 측정되었다. 즉, 도 6의 동작 602 내지 610에서 설명된 일반적인 공정은 마이크로파 시스템 파라미터의 세트의 각각에 대해 반복될 수 있다.
모든 비교가 만들어지면, 통과/실패 결과의 분석은 세트포인트의 존재하는 그룹 중 어느 것이 공정 실행으로부터 측정 데이터를 만족스럽게 포함하는지를 결정하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7은 주어진 공정 실행 동안 통과/실패 결과를 분석하는 예시적인 방법(700)을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 방법(700)은 통과/실패 데이터를 획득하는 단계로 시작한다(동작 702). 도 6과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 통과/실패 데이터는 일반적으로 시스템 파라미터의 목록과, 공정 실행 동안 획득된 측정값이 시스템 파라미터에 대한 세트포인트의 PAD 내에 있는지("통과") 또는 PAD를 벗어났는지("실패")의 대응하는 표시를 포함한다. 통과/실패 데이터는 세트포인트의 다수의 그룹에 대한 이러한 정보를 포함할 수 있다.
동작 704에서, 초기 분석은 공정 실행에 대한 측정값이 세트포인트 그룹에 대한 각각의 세트포인트 요건에 대해 "통과"되었는지 여부를 결정하기 위해 수행된다(동작 704). 즉, 통과/실패 데이터는 공정 실행 동안 모든 시스템 파라미터가 허용 가능한 물품을 생산하기 위해 공지된 범위 내에 있도록 공정 실행이 완료되었는지의 여부를 결정하도록 평가된다. 만약에 완료되었다면, 물품은 수용된다(동작 706).
세트포인트 값의 어떠한 그룹도 측정 데이터를 만족스럽게 포함하지 않으면, 공정 실행의 온도-시간 곡선은 물품이 원하는 F0 값을 달성했는지를 결정하기 위해 분석될 수 있다(동작 708). 만약에 달성하였다면, 측정 데이터는 세트포인트 값의 신규의 그룹(동작 710), 신규의 온도-시간 프로파일, 및/또는 신규의 작동 프로파일을 형성하도록 상관될 수 있다. 즉, 공정 실행 동안 획득된 측정값이 세트포인트의 설정된 그룹에 대한 세트포인트의 범위 내에 속하지 않지만 그럼에도 불구하고 물품의 만족스러운 멸균 또는 저온 살균을 달성하였으면, 공정 실행의 측정값은 후속의 공정 실행에서 사용하기 위한 작동 세트포인트의 신규의 그룹으로서 저장될 수 있다. 다른 한편으로, 물품에 대한 온도-시간 프로파일이 충족되지 않으면, 물품의 폐기 또는 물품의 재실행을 포함하지만 이에 제한되지 않는 물품에 관한 추가의 조치가 취해질 수 있다(동작 712).
추가적으로 또는 대안적으로, 측정 데이터 세트를 목표값과 비교하는 단계는 공정 실행 동안 발생된 실제 온도-시간 프로파일을 작동 프로파일에 존재하는 적어도 하나의 목표 온도-시간 프로파일과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 실제 온도-시간 프로파일은 동일하거나 상이한 작동 프로파일에서의 2개 이상의 온도-시간 프로파일과 비교될 수 있다. 이러한 비교는 예를 들어 실제 온도-시간 프로파일과 목표 프로파일의 최대 편차를 계산하는 단계, 및 이들 편차를 작동 프로파일에서 제시된 최대 허용 가능한 편차와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 비교는 실제 온도-시간 프로파일에 기초하여 F0 값을 계산하는 단계, 및 이를 하나 이상의 온도-시간 프로파일에 내재된 목표 F0 값 또는 온도-시간 프로파일에 명시적으로 나열된 목표 F0 값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 구현에서, 예를 들어, 실제 온도-시간 프로파일은 가열 단계의 전부 또는 일부에 걸쳐서 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하만큼 목표 온도-시간 프로파일에서 벗어날 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 완료된 공정 실행으로부터의 실제 데이터를 하나 이상의 작동 프로파일에서의 세트포인트 값의 그룹, 온도-시간 프로파일, 및/또는 목표 F0 값과 비교하는 것에 의해 결정된 차이에 기초하여, 하나 이상의 조치가 마이크로파 가열 시스템과 관련하여 취해질 수 있다. 일부 경우에, 물품이 원하는 레벨의 저온 살균 또는 멸균을 달성하지 못한 것으로 결정되었으면, 물품은 폐기되거나 재실행될 수 있다. 그러나, 물품이 원하는 처리 레벨을 달성하였으면, 저온 살균 또는 멸균된 물품은 추가 처리, 보관 및/또는 판매되도록 운반될 수 있다. 대안적으로, 마이크로파 시스템의 물리적 구성 및/또는 그 전체 작동에 대해 하나 이상의 조정이 만들어질 수 있다. 또한, 차이는 기존의 작동 프로파일을 변경할 수 있거나, 또는 세트포인트 값의 신규의 그룹, 온도-시간 프로파일 또는 작동 프로파일이 생성되게 할 수 있다.
본 발명의 마이크로파 가열 시스템은 비교적 짧은 시간에 대량의 물품을 처리할 수 있는 상업적 규모의 가열 시스템일 수 있다. 복수의 물품을 가열하기 위해 마이크로파 에너지를 이용하는 기존의 레토르트(retort) 및 기타 소규모 시스템과는 대조적으로, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 마이크로파 가열 시스템은 참조에 의해 본 명세서에 편입되는 미국 특허 제9,357,590호에 설명된 바와 같이 측정된 분당 적어도 약 5개의 패키지, 분당 적어도 약 10개의 패키지, 이송 라인당 분당 적어도 약 15개의 패키지, 이송 라인당 분당 적어도 약 20개의 패키지, 이송 라인당 분당 적어도 약 25개의 패키지, 또는 이송 라인당 분당 적어도 약 30개의 패키*의 전체적인 생산 속도를 달성하도록 구성될 수 있다.
도 8을 참조하여, 본 명세서에서 설명된 다양한 시스템, 공정 및 방법을 구현할 수 있는 하나 이상의 컴퓨팅 유닛을 가지는 예시적인 컴퓨팅 시스템(800)의 개략도가 제공된다. 예를 들어, 예시적인 컴퓨팅 시스템(800)은 무엇보다도 도 1A의 마이크로파 가열 시스템(100)의 제어 시스템(150) 또는 (제어 시스템(150)과 통신하거나 그렇지 않으면 상호 작용할 수 있는 컴퓨팅 디바이스)에 대응할 수 있다. 이들 디바이스의 특정 구현은 상이한 가능한 특정 컴퓨팅 아키텍처일 수 있고, 이들 모두가 본 명세서에서 구체적으로 논의되는 것은 아니지만 당업자에 의해 이해될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
컴퓨터 시스템(800)은 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위해 컴퓨터 프로그램 제품을 실행할 수 있는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 데이터 및 프로그램 파일은 컴퓨터 시스템(800)에 입력될 수 있고, 컴퓨터 시스템은 파일을 읽고 프로그램을 실행한다. 하나 이상의 하드웨어 프로세서(802), 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(804), 하나 이상의 메모리 디바이스(808) 및/또는 하나 이상의 포트(808 내지 812)를 포함하는 컴퓨터 시스템(800)의 요소 중 일부가 도 8에 도시되어 있다. 추가적으로, 당업자에 의해 이해될 다른 요소가 컴퓨팅 시스템(800)에 포함될 수 있지만, 도 8에 명시적으로 도시되거나 또는 본 명세서에서 추가로 논의되지 않는다. 컴퓨터 시스템(800)의 다양한 요소는 하나 이상의 통신 버스, 지점 대 지점간 통신 경로, 또는 도 8에 명시적으로 도시되지 않은 다른 통신 수단을 통해 서로 통신할 수 있다.
프로세서(802)는 예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 프로세서, 마이크로 제어기, 디지털 신호 프로세서(DSP) 및/또는 하나 이상의 내부 레벨의 캐시를 포함할 수 있다. 프로세서(802)가 단일 중앙 처리 유닛, 또는 통상적으로 병렬 처리 환경으로서 지칭되는, 명령을 실행하고 서로 병렬로 동작을 수행할 수 있는 복수의 처리 유닛을 포함하도록 하나 이상의 프로세서(802)가 있을 수 있다.
컴퓨터 시스템(800)은 종래의 컴퓨터, 분산 컴퓨터, 또는 클라우드 컴퓨팅 아키텍처를 통해 이용 가능하게 만들어진 하나 이상의 외부 컴퓨터와 같은 임의의 다른 유형의 컴퓨터일 수 있다. 현재 설명된 기술은 데이터 저장 디바이스(들)(804)에 저장된 소프트웨어에서 선택적으로 구현되고, 메모리 디바이스(들)(806)에 저장되고, 그리고/또는 포트(808 내지 812) 중 하나 이상을 통해 통신되고, 이에 의해, 도 8에 도시된 컴퓨터 시스템(800)을 본 명세서에서 설명된 작동을 구현하기 위한 특수 목적으로 변환한다. 컴퓨터 시스템(800)의 예는 개인용 컴퓨터, 단말기, 워크 스테이션, 휴대폰, 태블릿, 랩톱, 개인용 컴퓨터, 멀티미디어 콘솔, 게임 콘솔, 셋톱 박스 등을 포함한다.
하나 이상의 데이터 저장 디바이스(804)는, 애플리케이션 프로그램 및 컴퓨팅 시스템(800)의 다양한 구성 요소를 관리하는 운영 체제(OS) 모두의 명령을 포함할 수 있는, 컴퓨터 프로세스를 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령과 같이 컴퓨팅 시스템(800) 내에서 발생되거나 이용되는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 비휘발성 데이터 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(804)는 자기 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 플래시 드라이브 등을 제한없이 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(804)는 하나 이상의 데이터베이스 관리 제품, 웹 서버 제품, 애플리케이션 서버 제품, 및/또는 다른 추가의 소프트웨어 제품을 포함하는 이러한 컴퓨터 프로그램 제품과 함께 유선 또는 무선 네트워크 아키텍처를 통해 이용 가능하게 만들어진 착탈 가능 데이터 저장 매체, 비착탈 가능 데이터 저장 매체, 및/또는 외부 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 착탈 가능 데이터 저장 매체의 예는 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다기능 디스크 판독 전용 메모리(DVD-ROM), 광 자기 디스크, 플래시 드라이브 등을 포함한다. 비착탈 가능 데이터 저장 매체의 예는 내부 자기 하드 디스크, SSD 등을 포함한다. 하나 이상의 메모리 디바이스(806)는 휘발성 메모리(예를 들어, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등) 및/또는 비휘발성 메모리(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리 등)를 포함할 수 있다.
현재 설명된 기술에 따라서 시스템 및 방법을 실행하기 위한 메커니즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품은 데이터 저장 디바이스(804) 및/또는 메모리 디바이스(806)에 상주할 수 있고, 이는 기계 판독 가능 매체로 지칭될 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 기계에 의한 실행을 위해 본 개시내용의 작동 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위한 명령을 저장하거나 또는 인코딩할 수 있거나, 또는 이러한 명령에 의해 사용되거나 이와 관련된 데이터 구조 및/또는 모듈을 저장하거나 또는 인코딩할 수 있는 임의의 유형의 비일시적 매체를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 기계 판독 가능 매체는 하나 이상의 실행 가능한 명령 또는 데이터 구조를 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체(예를 들어, 중앙 집중식 또는 분산 데이터 베이스 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 컴퓨터 시스템(800)은 다른 컴퓨팅, 네트워크 또는 유사한 디바이스와 통신하기 위하여, 입력/출력(I/O) 포트(808), 통신 포트(810), 및 서브 시스템 포트(812)와 같은 하나 이상의 포트를 포함한다. 포트(808 내지 812)가 결합되거나 분리될 수 있고 더욱 많거나 더욱 적은 포트가 컴퓨터 시스템(800)에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
I/O 포트(808)는 I/O 디바이스 또는 다른 디바이스에 연결될 수 있고, 이에 의해, 정보가 컴퓨팅 시스템(800)으로부터 입력되거나 이로부터 출력된다. 이러한 I/O 디바이스는 하나 이상의 입력 디바이스, 출력 디바이스 및/또는 환경 변환기 디바이스를 제한없이 포함할 수 있다.
하나의 구현에서, 입력 디바이스는 사람의 음성, 물리적 움직임, 물리적 접촉 또는 압력 등과 같은 사람이 발생시킨 신호를 I/O 포트(808)를 통해 컴퓨팅 시스템(800) 내로의 입력 데이터로서 전기 신호로 변환한다. 유사하게, 출력 디바이스는 I/O 포트(808)를 통해 컴퓨팅 시스템(800)으로부터 수신된 전기 신호를 소리, 빛 및/또는 터치와 같이 사람에 의한 출력으로서 감지될 수 있는 신호로 변환할 수 있다. 입력 디바이스는 I/O 포트(808)를 통해 프로세서(802)에 정보 및/또는 명령 선택을 통신하기 위한 영숫자 및 기타 키를 포함하는 영숫자 입력 디바이스일 수 있다. 입력 디바이스는 마우스, 트랙볼, 커서 방향 키, 조이스틱 및/또는 휠과 같은 방향 및 선택 제어 디바이스; 카메라, 마이크로폰, 위치 센서, 방향 센서, 중력 센서, 관성 센서 및/또는 가속도계와 같은 하나 이상의 센서; 및/또는 터치 감응형 디스플레이 스크린("터치 스크린")을 포함하지만 이에 제한되지 않은 다른 유형의 사용자 입력 디바이스일 수 있다. 출력 디바이스는 디스플레이, 터치 스크린, 스피커, 촉각 및/또는 햅틱 출력 디바이스 등을 제한없이 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 입력 디바이스 및 출력 디바이스는 예를 들어 터치 스크린의 경우에 동일한 디바이스일 수 있다.
환경 변환기 디바이스는 I/O 포트(808)를 통해 컴퓨팅 시스템(800) 내로의 입력 또는 이로부터 출력을 위해 한 형태의 에너지 또는 신호를 다른 형태의 에너지 또는 신호로 변환한다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(800) 내에서 발생된 전기 신호는 다른 유형의 신호로 변환될 수 있고 및/또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 하나의 구현에서, 환경 변환기 디바이스는 빛, 소리, 온도, 압력, 자기장, 전기장, 화학적 특성, 물리적 움직임, 배향, 가속도, 중력 등과 같은 컴퓨팅 디바이스(800)에 대해 근거리 또는 그로부터 원거리에 있는 환경의 특성 또는 측면을 감지한다. 또한, 환경 변환기 디바이스는 일부 물체(예를 들어, 기계적 액추에이터)의 물리적인 움직임, 물질의 가열 또는 냉각, 화학 물질의 첨가 등과 같은 컴퓨팅 디바이스(800)에 대해 근거리 또는 이로부터 원거리에 있는 환경에 일부 효과를 부과하는 신호를 발생시킬 수 있다.
하나의 구현에서, 통신 포트(810)는 네트워크에 연결될 수 있고, 이를 통해, 컴퓨터 시스템(800)은 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템을 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 의해 결정된 정보 및 네트워크 구성 변경을 전송하는데 유용한 네트워크 데이터를 수신할 수 있다. 다르게 말하면, 통신 포트(810)는 하나 이상의 유선 또는 무선 통신 네트워크 또는 연결을 통해 컴퓨팅 시스템(800)과 다른 디바이스 사이에서 정보를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 하나 이상의 통신 인터페이스 디바이스에 컴퓨터 시스템(800)을 연결한다. 이러한 네트워크 또는 연결의 예는 범용 직렬 버스(USB), 이더넷, WiFi, Bluetooth®, 근거리 무선 통신(NFC), 롱텀 에볼루션(LTE) 등을 제한없이 포함한다. 하나 이상의 이러한 통신 인터페이스 디바이스는 지점대 지점간 통신 경로를 통해, 광역 네트워크(WAN)(예를 들어, 인터넷)를 통해, 근거리 통신망(LAN)을 통해, 셀룰러(예를 들어, 3세대(3G) 또는 4세대(4G)) 네트워크를 통해, 또는 다른 통신 수단을 통해 직접적으로 하나 이상의 다른 기계와 통신하도록 통신 포트(810)를 통해 이용될 수 있다. 또한, 통신 포트(810)는 전자기 신호 전송 및/또는 수신을 위한 안테나와 통신할 수 있다.
컴퓨터 시스템(800)은 하나 이상의 서브 시스템의 작동을 제어하고 컴퓨터 시스템(800)과 하나 이상의 서브 시스템 사이에서 정보를 교환하도록 하나 이상의 서브 시스템과 통신하기 위한 서브 시스템 포트(812)를 포함할 수 있다. 이러한 하위 시스템의 예는 이미징 시스템, 레이더, LIDAR, 모터 제어기 및 시스템, 배터리 제어기, 연료 전지 또는 다른 에너지 저장 시스템 또는 제어기, 조명 시스템, 내비게이션 시스템, 환경 제어기, 엔터테인먼트 시스템 등을 제한없이 포함한다.
그러나, 도 8에서 제시된 시스템은 본 개시내용의 양태에 따라서 이용되거나 구성될 수 있는 컴퓨터 시스템의 하나의 가능한 예이다. 컴퓨팅 시스템에서 현재 개시된 기술을 구현하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장하는 다른 비일시적 유형의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 개시내용의 이해를 향상시키기 위해 다수의 예가 본 명세서에서 제공된다. 진술(statement)의 특정 세트가 다음과 같이 제공된다. 이러한 진술은 단지 본 개시내용의 잠재적인 구현의 예로서 의도되고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "포함하는", 및 "포함하다"는 용어 이전에 인용된 대상물로부터 용어 이후에 인용된 하나 이상의 요소로 전환하도록 사용되는 개방형 전환 용어이고, 여기에서, 전환 용어 뒤에 나열된 요소 또는 요소들은 반드시 대상물을 만드는 유일한 요소는 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "구비하는", 및 "구비하다"는 "포함하는", 및 "포함하다"와 같이 개방형 전환 용어이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "갖는다" 및 "갖다"은 "포함하는", 및 "포함하다"와 같이 개방형 전환 용어이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "함유하는" 및 "함유하다"는 "포함하는", 및 "포함하다"와 같이 개방형 전환 용어이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "단수 표현" 및 "상기"라는 용어는 하나 이상을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "및/또는"은 2개 이상의 품목 목록에서 사용될 때, 나열된 품목 중 임의의 하나가 그 자체로 이용될 수 있거나, 또는 나열된 품목 중 2개 이상의 임의의 조합이 이용될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기술되면, 조성물은 A만; B만; C만; A와 B의 조합; A와 C의 조합; B와 C의 조합; 또는 A, B 및 C를 조합하여 함유할 수 있다.
본 명세서에서 일반적으로 사용되는 "약", "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어는 측정의 특성 또는 정밀도가 주어지면 측정된 양에 대해 허용 가능한 오차를 지칭한다. 전형적인 예시적인 오차는 주어진 값 또는 값의 범위의 20% 이내, 10% 이내, 또는 5% 이내일 수 있다.
본 명세서에 언급된 모든 수치량은 달리 명시되지 않는 한 "약"이라는 용어에 의해 모든 예에서 변경되는 것으로서 이해되어야 한다. 본 명세서에 개시된 수치량은 근사치이고, 각각의 수치값은 인용된 값과 그 값을 둘러싼 기능적으로 동등한 범위를 의미하도록 의도된다. 최소한 청구범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하려는 시도가 아니라 최소한 보고된 유효 자릿수에 비추어 일반적인 반올림 기법을 적용하는 것에 의해 각각의 수치가 해석되어야 한다. 본 명세서에서 언급된 수치량의 근사치에도 불구하고, 실제 측정값의 특정 예에서 설명된 수치량은 가능한 정확하게 보고된다.
본 명세서에 언급된 모든 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함한다. 예를 들어, "1 내지 10" 및 "1과 10 사이"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10을 포함하는 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다.
모든 백분율 및 비율은 달리 명시되지 않는 한 중량으로 계산된다. 모든 백분율 및 비율은 달리 표시되지 않는 한 화합물 또는 조성물의 전체 중량에 기초하여 계산된다.
본 개시내용이 다양한 구현을 참조하여 설명되었지만, 이러한 구현이 예시 적이고 본 개시내용의 범위가 이에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 다양한 변형, 수정, 추가 및 개선이 가능하다. 보다 일반적으로, 본 개시내용에 따른 구현은 특정 구현과 관련하여 설명되었다. 기능은 본 개시내용의 다양한 구현에서 블록에서 상이하게 분리되거나 조합될 수 있거나, 상이한 용어로 설명될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 수정, 추가 및 개선은 다음의 청구범위에 한정된 바와 같이 개시내용의 범위 내에 있을 수 있다.
전술한 바로부터, 특정 구현이 예시되고 설명되었지만, 당업자에게 명백한 바와 같이 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정이 만들어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 변경 및 수정은 첨부된 청구범위에서 한정된 본 개시내용의 범위 및 교시 내에 있다.
본 개시내용의 이해를 향상시키기 위해 다수의 예가 본 명세서에 제공된다. 진술의 특정 세트는 다음과 같이 제공된다. 이러한 진술은 단지 본 개시내용의 잠재적인 구현의 예로서 의도되고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
진술 1. 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법으로서, (a) 상기 마이크로파 가열 시스템에서 제1 유형의 물품을 가열하는데 적합한 작동 프로파일을 획득하는 단계로서, 상기 작동 프로파일은 목표 F0 값을 달성하기 위해 선택된 적어도 하나의 온도-시간 프로파일; 및 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 선택된 세트포인트 값의 적어도 하나의 그룹을 포함하고, 세트포인트 값의 각각의 그룹은 시스템 제어 파라미터에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 상기 작동 프로파일을 획득하는 단계; (b) 상기 마이크로파 가열 시스템의 작동을 조절하기 위한 제어 시스템과 관련된 컴퓨터에 상기 작동 프로파일의 적어도 일부를 입력하는 단계; (c) 상기 세트포인트 값의 그룹에 기초하여 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계로서, 상기 작동 단계는 복수의 상기 제1 유형의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 단계로서, 상기 물품은 상기 통과 동안 액체 매질에 잠기는, 상기 통과하게 하는 단계, 및 상기 통과의 적어도 일부 동안, 마이크로파 에너지를 상기 마이크로파 가열 챔버로 방전시키는 단계를 포함하고, 상기 마이크로파 에너지의 적어도 일부는 상기 물품을 가열하도록 사용되고, 상기 통과 및/또는 상기 가열의 적어도 일부는 상기 제어 시스템을 사용하여 수행되는, 상기 마이크로파 가열 시스템 작동 단계; 및 (d) 상기 마이크로파 가열 시스템으로부터 저온 살균 또는 멸균된 물품을 제거하는 단계로서, 상기 저온 살균 또는 멸균된 물품은 상기 목표 F0 값보다 크거나 동일한 F0 값을 달성하는, 상기 물품을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
진술 2. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 작동 프로파일은 상기 목표 F0 값을 달성하기 위해 선택된 제1 온도-시간 프로파일, 제1 그룹의 세트포인트 값, 및 제2 그룹의 세트포인트 값을 포함하고, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는, 방법.
진술 3. 진술 2의 방법에 있어서, 상기 작동 프로파일은 상기 목표 F0 값을 달성하기 위해 선택된 제2 온도-시간 프로파일을 더 포함하는, 방법.
진술 4. 진술 3의 방법에 있어서, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되고, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 제2 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되는, 방법.
진술 5. 진술 2의 방법에 있어서, 상기 세트포인트 값의 제1 및 제2 그룹의 각각은 상기 제1 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되고, 상기 제1 목표값은 상기 제2 목표값과 상이한, 방법.
진술 6. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 및 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 7. 진술 6의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 8. 진술 7의 방법에 있어서, 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력에 대한 상기 목표값은 25㎾ 내지 250㎾의 범위에 있는, 방법.
진술 9. 진술 7의 방법에 있어서, 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력에 대한 상기 목표값은 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력에 대한 최소값을 포함하고 적어도 20㎾이고, 그리고/또는 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력에 대한 상기 목표값은 방전된 상기 전체 순수 마이크로파 전력의 최대값을 포함하고 300㎾ 이하인, 방법.
진술 10. 진술 6의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 11. 진술 10의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 55℃ 내지 105℃의 범위 또는 95℃ 내지 125℃의 범위인, 방법.
진술 12. 진술 10의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최저 액체 온도이고 적어도 40℃ 또는 적어도 90℃이고, 그리고/또는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도는 최고 액체 온도이고 95℃ 이하 또는 135℃ 이하인, 방법.
진술 13. 진술 6의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 14. 진술 13의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 2 내지 50 갤런/분(gpm)의 범위이고, 그리고/또는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속은 최소 유속이고 적어도 1 gpm이고, 그리고/또는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최대 유속이고 75 gpm 이하인, 방법.
진술 15. 진술 6의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 이송 속도이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 이송 속도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 16. 진술 15의 방법에 있어서, 상기 이송 속도에 대한 목표값은 초당 0.50 내지 5 인치(in/s) 범위이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최소 이송 속도이고 적어도 0.25 in/s이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최대 이송 속도이고 6 in/s 이하인, 방법.
진술 17. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 방전 단계는 마이크로파 에너지를 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전시키도록 구성된 적어도 2개의 마이크로파 발사기를 사용하여 수행되는, 방법.
진술 18. 진술 17의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 발사기는 상기 마이크로파 가열 챔버의 반대편 측면에 위치되는, 방법.
진술 19. 진술 17의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 발사기는 상기 마이크로파 가열 챔버의 동일한 측면에 위치되고 상기 이송 라인을 따르는 상기 캐리어의 이동 방향을 따라서 서로 이격되고, 상기 작동시키는 단계 (c)는 상기 마이크로파 발사기 중 하나를 지나 상기 발사기와 인접한 마이크로파 발사기 사이의 공간 내로 상기 캐리어를 보내는 단계를 포함하고, 상기 캐리어는 사전 결정된 체류 시간 동안 상기 공간에서 홀딩되고, 상기 물품은 상기 체류 시간 동안 마이크로파 에너지에 노출되지 않고, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도, 및 전체 체류 시간으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 20. 진술 19의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 전체 체류 시간이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 전체 체류 시간에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 전체 체류 시간에 대한 목표값은 30초 내지 5분의 범위이고, 그리고/또는 상기 전체 체류 시간에 대한 목표값은 최소 체류 시간이고 적어도 10초이고, 그리고/또는 상기 전체 체류 시간에 대한 목표값이 최대 체류 시간이고 10분 이하인, 방법.
진술 21. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 작동 단계는 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하기 전에 상기 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전된 예열 섹션을 통과하게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 물품은 상기 통과 동안 상기 예열 섹션에서의 따뜻한 액체 매질에 잠기고, 상기 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도, 상기 예열 섹션에서의 액체 온도, 상기 예열 섹션에서의 액체 유속, 및 상기 예열 섹션을 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 22. 진술 21의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 예열 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 세트포인트의 그룹은 상기 예열 섹션에서의 액체 온도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 23. 진술 22의 방법에 있어서, 상기 예열 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 60℃ 내지 95℃의 범위인, 방법.
진술 24. 진술 22의 방법에 있어서, 상기 예열 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최저 액체 온도이고 적어도 45℃이거나, 또는 상기 예열 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최고 액체 온도이고 95℃ 이하인, 방법.
진술 25. 진술 21의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 예열 섹션에서의 액체 유속이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 예열 섹션에서의 액체 유속에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 예열 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 2 내지 50 갤런/분(gpm)의 범위이고, 그리고/또는 상기 예열 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최소 유속이고 적어도 1 gpm이고, 그리고/또는 상기 예열 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최대 유속이고 75 gpm 이하인, 방법.
진술 26. 진술 21의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 예열 섹션을 통과하는 이송 속도이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 예열 섹션을 통과하는 이송 속도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 예열 섹션을 통과하는 이송 속도에 대한 상기 목표값은 0.50 내지 5 인치/초(in/s)의 범위이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최소 이송 속도이고 적어도 0.25 in/s이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최대 이송 속도이고 6 in/s 이하인, 방법.
진술 27. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과한 후에 상기 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전된 홀딩 섹션을 통과하게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 물품은 상기 통과 동안 상기 홀딩 섹션에서 가열된 액체 매질에 잠기고, 상기 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도, 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도, 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속, 및 상기 홀딩 섹션을 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 28. 진술 27의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 세트포인트의 그룹은 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 방법.
진술 29. 진술 28의 방법에 있어서, 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 75℃ 내지 100℃의 범위 또는 110℃ 내지 135℃의 범위인, 방법.
진술 30. 진술 28의 방법에 있어서, 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최저 액체 온도이고 적어도 65℃이거나 또는 적어도 100℃이고, 그리고/또는 상기 홀딩 섹션에서의 액체 온도는 최고 액체 온도이고 110℃ 이하 또는 140℃ 이하인, 방법.
진술 31. 진술 27의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 2 내지 50 갤런/초(gpm)의 범위이고, 그리고/또는 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최소 유속이고 적어도 1 gpm이고, 그리고/또는 상기 홀딩 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최대 유속이고 75 gpm 이하인, 방법.
진술 32. 진술 27의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 홀딩 섹션을 통과하는 이송 속도이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 홀딩 섹션을 통과하는 이송 속도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 홀딩 섹션을 통과하는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 초당 0.50 내지 5 인치(in/s)의 범위이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최소 이송 속도이고 적어도 0.25 in/s이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최대 이송 속도이고 6 in/s 이하인, 방법.
진술 33. 설명 1의 방법에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과한 후에 상기 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 냉각 섹션을 통과하게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 물품은 상기 통과 동안 상기 냉각 섹션에서의 차가운 액체 매질에 잠기고, 상기 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 속도, 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도, 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속, 및 상기 냉각 섹션을 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 34. 진술 33의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 세트포인트의 그룹은 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 35℃ 내지 60℃의 범위이고, 그리고/또는 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최저 액체 온도이고 적어도 30℃이고, 그리고/또는 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도에 대한 상기 목표값은 최고 액체 온도이고 65℃ 이하인, 방법.
진술 35. 진술 33의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 2 내지 50 갤런/분(gpm)의 범위이거나 또는 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최소 유량이고 적어도 1 gpm이고, 그리고/또는 상기 냉각 섹션에서의 액체 유속에 대한 상기 목표값은 최대 유속이고 75 gpm 이하인, 방법.
진술 36. 진술 33의 방법에 있어서, 상기 시스템 제어 파라미터는 상기 냉각 섹션을 통과하는 이송 속도이고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 냉각 섹션에서의 이송 속도에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하고, 상기 이송 속도에 대한 목표값은 초당 0.50 내지 5 인치(in/s)의 범위이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최소 이송 속도이고 적어도 0.25 in/s이고, 그리고/또는 상기 이송 속도에 대한 목표값은 최대 이송 속도이고 6 in/s 이하인, 방법.
진술 37. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는 (i) 상기 가열의 적어도 일부 동안, 상기 시스템 제어 파라미터의 값을 측정하여 측정값을 제공하는 단계; (ⅱ) 상기 세트포인트 값의 그룹에서의 상기 시스템 제어 파라미터에 대한 상기 목표값과 상기 측정값을 비교하여 차이를 결정하는 단계; (ⅲ) 상기 차이를 사전 결정된 허용 가능한 차이와 비교하여, 상기 차이가 상기 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 작을 때, 상기 마이크로파 가열 시스템을 계속 작동시키고, 상기 차이가 상기 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 클 때, 상기 시스템에 관한 조치를 취하는 단계를 더 포함하는, 방법.
진술 38. 진술 37의 방법에 있어서, 상기 조치는 상기 물품을 폐기하는 것, 상기 마이크로파 가열 시스템을 통해 상기 물품을 재실행시키는 것, 방전된 전체 순수 마이크로파 전력을 증가시키거나 또는 감소시키는 것, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속을 증가시키거나 또는 감소시키는 것, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도를 증가시키거나 또는 감소시키는 것, 또는 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도를 증가시키거나 또는 감소시키는 것, 또는 이들의 2개 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 39. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 획득 단계는 상기 마이크로파 가열 시스템 또는 다른 마이크로파 가열 시스템에서 상기 제1 유형의 물품의 그룹을 가열하는 단계, 측정값의 세트를 제공하도록 상기 가열 동안 하나 이상의 시스템 제어 파라미터에 대한 값을 측정하는 단계, 및 상기 작동 프로파일을 제공하도록 상기 측정값들을 상관시키는 단계를 포함하는, 방법.
진술 40. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 획득 단계는 다른 당사자로부터의 상기 가열 프로파일을 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
진술 41. 진술 1의 방법에 있어서, 제2 유형의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는데 적합한 다른 작동 프로파일을 획득하고 복수의 상기 제2 유형의 물품을 저온 살균 또는 멸균하도록 상기 다른 작동 프로파일을 이용하여 단계 (b 내지 e)를 반복하는 단계를 더 포함하는, 방법.
진술 42. 진술 1의 방법에 있어서, 상기 마이크로파 가열 시스템은 분당 적어도 20개의 패키지의 전체 생산 속도를 가지는, 방법.
진술 43. 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법으로서, (a) 상기 마이크로파 가열 시스템에 대한 작동 프로파일을 획득하는 단계로서, 상기 작동 프로파일은 목표 F0 값을 달성하기 위해 적어도 하나의 온도-시간 프로파일, 및 적어도 2개의 그룹의 세트포인트 값을 포함하고, 세트포인트 값의 각각의 그룹은 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 상기 작동 프로파일을 획득하는 단계; (b) 상기 액체 충전 마이크로파 가열 시스템의 작동을 조절하기 위한 제어 시스템과 관련된 적어도 하나의 컴퓨터에 상기 작동 프로파일을 입력하는 단계; (c) 상기 작동 프로파일로부터 제1 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계로서, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고, 상기 제1 목표값은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 작동 세트포인트로서 상기 제어 시스템에서 사용되는, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계; (d) 상기 제1 그룹의 세트포인 값에 따라서 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계로서, (i) 복수의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 단계로서, 상기 물품은 상기 통과 동안 액체 매질에 잠기는, 상기 통과하게 하는 단계; (ⅱ) 상기 통과의 적어도 일부 동안, 마이크로파 에너지를 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전시키는 단계로서, 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전된 상기 마이크로파 에너지의 적어도 일부는 상기 각각의 물품의 가장 차가운 부분의 온도를 초기 온도로부터 최종 목표 온도로 증가시키도록 사용되는, 상기 방전시키는 단계; (ⅲ) 상기 가열의 적어도 일부 동안, 상기 제1 시스템 제어 파라미터의 실제값을 측정하여 측정값을 제공하는 단계; 및 (ⅳ) 상기 제1 시스템 제어 파라미터의 측정값을 상기 작동 세트포인트와 비교하여 차이를 결정하는 단계를 포함하는, 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계; (e) 단계 (ⅳ)에서 결정된 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이를 초과할 때, 상기 작동 프로파일로부터 신규 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계로서, 상기 신규 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하고, 상기 제2 목표값은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 신규의 작동 세트포인트로서 상기 제어 시스템에서 사용되는, 상기 신규 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계; (f) 상기 신규 그룹의 작동 세트포인트에 따라서 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계; 및 (g) 상기 마이크로파 가열 시스템으로부터 저온 살균 또는 멸균된 물품을 제거하는 단계를 포함하는, 방법
진술 44. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 제1 시스템 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속, 및 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 45. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값 및 상기 세트포인트 값의 신규의 그룹은 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 각각 선택되는, 방법.
진술 46. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 작동 프로파일은 적어도 제1 온도-시간 프로파일 및 제2 온도-시간 프로파일을 포함하고, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되고, 상기 세트포인트 값의 신규의 그룹은 상기 제2 온도-시간 프로파일을 달성하도록 선택되는, 방법.
진술 47. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 세트포인트 값의 그룹은 제1 목표 F0 값을 달성하도록 선택되고, 상기 세트포인트 값의 신규의 그룹은 제2 목표 F0 값을 달성하도록 선택되고, 상기 마이크로파 가열 시스템으로부터 제거된 저온 살균 또는 멸균된 물품은 상기 제1 및 제2 목표 F0 값 중 적어도 하나보다 크거나 동일한 F0 값을 달성한, 방법.
진술 48. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 세트포인트 값의 그룹 및 상기 세트포인트 값의 신규의 그룹은 목표 F0 값을 달성하도록 선택되고, 상기 마이크로파 가열 시스템으로부터 제거된 저온 살균 또는 멸균된 물품은 상기 목표 F0 값보다 크거나 동일한 F0 값을 달성한, 방법.
진술 49. 진술 43의 방법에 있어서, 상기 선택하는 단계 (e)는 상기 제1 시스템 제어 파라미터의 측정값을 상기 작동 프로파일의 상기 세트포인트 값의 하나 이상의 다른 그룹에서의 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 목표값과 비교하는 단계, 및 상기 사전 결정된 차이 미만만큼 상기 제1 시스템 제어 파라미터의 측정값과 다른 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 목표값을 포함하는 세트포인트 값의 그룹을 상기 세트포인트의 신규의 그룹으로서 선택하는 단계를 포함하는, 방법
진술 50. 진술 49의 방법에 있어서, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고, 상기 세트포인트 값의 신규의 그룹은 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하고, 상기 선택하는 단계 (c)는 상기 작동시키는 단계 (d) 동안 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 작동 세트포인트로서 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 상기 제1 목표값을 사용하는 단계를 포함하고, 상기 선택하는 단계 (e)는 상기 작동시키는 단계 (f) 동안 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 작동 세트포인트로서 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 상기 제2 목표값을 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
진술 51. 액체 충전 마이크로파 가열 시스템을 사용하여 복수의 물품을 가열하기 위한 방법으로서, (a) 복수의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 단계로서, 상기 물품은 상기 통과 동안 액체 매질에 잠기는, 상기 액체 충전 마이크로파 가열 챔버 통과 단계; (b) 상기 통과의 적어도 일부 동안, 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 마이크로파 에너지를 방전시키는 단계로서, 상기 마이크로파 에너지의 적어도 일부는 상기 물품을 가열하도록 사용되는, 상기 마이크로파 에너지를 방전시키는 단계; (c) 상기 방전의 적어도 일부 동안, 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 측정하여 적어도 하나의 측정값을 제공하는 단계; (d) 상기 마이크로파 가열 챔버로부터 가열된 물품을 제거하는 단계; (e) 상기 마이크로파 가열 시스템에 대한 작동 프로파일에 액세스하는 단계로서, 상기 작동 프로파일은 하나 이상의 그룹의 세트포인트 값이고, 각각의 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 적어도 하나의 목표값을 포함하는, 상기 작동 프로파일 액세스 단계; (f) 상기 측정값을 상기 세트포인트 값의 그룹 중 적어도 하나의 그룹에서의 목표값과 비교하여 차이를 결정하는 단계; 및 (g) 상기 차이에 기초하여, 상기 물품이 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되었는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
진술 52. 진술 51의 방법에 있어서, 상기 결정하는 단계 (g)는 상기 차이를 사전 결정된 허용 가능한 차이와 비교하는 단계를 포함하고, 상기 차이가 상기 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 작을 때, 상기 물품은 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되었고, 상기 차이가 상기 사전 결정된 허용 가능한 차이보다 클 때, 상기 물품은 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되지 않은, 방법.
진술 53. 진술 52의 방법에 있어서, 상기 물품이 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되지 않았을 때, 물품에 대해 하나 이상의 조치를 취하는 단계를 더 포함하고, 상기 조치는 물품 중 적어도 일부를 폐기하는 것, 물품을 재가열하는 것, 상기 작동 프로파일을 변경하는 것, 및 상기 측정값에 기초하여 신규의 작동 프로파일을 생성하는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
진술 54. 진술 51의 방법에 있어서, 상기 측정값을 상기 컴퓨터에 입력하는 단계를 더 포함하고, 상기 측정하는 단계 (c)는 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 값을 측정하여 제1 측정값을 제공하고 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 값을 측정하여 제2 측정값을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 입력하는 단계 (e)는 상기 컴퓨터에 상기 제1 및 상기 제2 측정값을 입력하는 단계를 포함하고, 상기 세트포인트 값의 각각의 그룹은 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값 및 상기 제2 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하고, 상기 비교 단계는 제1 차이를 결정하기 위해 제1 그룹의 세트포인트 값에서의 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값과 상기 제1 측정값을 비교하고, 제2 차이를 결정하기 위해 상기 제1 그룹의 세트포인트 값에서의 상기 제2 제어 파라미터에 대한 제2 목표값과 상기 제2 측정값을 비교하는 단계, 및 상기 제1 및 상기 제2 차이에 기초하여, 상기 물품이 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되었는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
진술 55. 진술 51의 방법에 있어서, 상기 작동 프로파일은 적어도 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하는 제1 그룹의 세트포인트 값 및 상기 제1 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는 제2 그룹의 세트포인트 값을 포함하고, 상기 비교 단계는 상기 측정값을 상기 제1 목표값과 비교하여 제1 차이를 결정하는 단계, 및 상기 측정값을 상기 제2 목표값과 비교하여 제2 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는 사전 결정된 허용 가능한 차이와 상기 제1 및 제2 차이를 비교하여 상기 물품이 상기 작동 프로파일에 따라서 가열되었는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
Claims (20)
- 물품을 처리하기 위한 방법으로서,
(a) 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 하나의 유형의 물품을 가열하기 위한 작동 프로파일(operating profile)을 획득하는 단계로서, 상기 작동 프로파일은 목표(target) F0 값에 대한 온도-시간 프로파일 및 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 세트포인트 값(set point value)의 그룹을 포함하고, 상기 세트포인트 값의 그룹은 상기 마이크로파 가열 시스템의 제어 파라미터에 대한 목표를 포함하는, 상기 작동 프로파일을 획득하는 단계
(b) 상기 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 사용하여,
(i) 상기 작동 프로파일에 대응하는 유형의 물품의 복수의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하여서, 상기 복수의 물품이 상기 마이크로파 가열 챔버 내의 액체 매질에 잠기게 하고,
(ⅱ) 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안, 상기 복수의 물품을 가열하도록 사용되는 마이크로파 에너지를 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전시키는 것에 의해, 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계; 및
(c) 상기 마이크로파 가열 시스템으로부터 상기 복수의 물품을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 것은 상기 복수의 물품의 각각이 상기 목표 F0 값보다 크거나 동일한 F0 값을 달성하게 하는, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 방전된 전체 순수 마이크로파 전력이고, 상기 목표는 약 20㎾ 초과 및 약 300㎾ 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도이고, 상기 목표는 약 40℃ 내지 약 105℃이거나 이를 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도이고, 상기 목표는 약 95℃ 내지 약 135℃이거나 이를 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방전은 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 마이크로파 에너지를 방전시키도록 구성된 복수의 마이크로파 발사기를 사용하여 수행되고, 상기 마이크로파 발사기는 상기 이송 라인을 따르는 상기 캐리어의 이동 방향을 따라서 서로 이격되고;
상기 작동시키는 단계 (b)는,
상기 복수의 마이크로파 발사기를 지나서, 상기 제1 발사기와 상기 제1 발사기에 인접한 상기 복수의 마이크로파 발사기의 제2 발사기 사이의 공간 내로 상기 캐리어를 보내는 것; 및
체류 시간 동안 상기 물품이 마이크로파 에너지에 노출되지 않는 상기 체류 시간 동안 상기 공간에서 상기 캐리어를 홀딩하는 것을 더 포함하고,
상기 제어 파라미터는 전체 체류 시간이고, 상기 목표는 약 10초 초과 및 상기 약 10분 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는,
상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하기 전에, 상기 캐리어가 상기 이송 라인을 따라서 액체 충전 예열 섹션을 통과하게 하는 것; 및
상기 캐리어가 상기 예열 섹션을 통과하는 동안 상기 예열 섹션에서의 따뜻한 액체 매질에 상기 물품을 잠기게 하는 것을 더 포함하고,
상기 제어 파라미터는 상기 예열 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 목표는 약 45℃ 초과 및 상기 95℃ 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는,
상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과한 후에 상기 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 홀딩 섹션을 통과하게 하는 것; 및
상기 캐리어가 예열 섹션을 통과하는 동안 상기 예열 섹션에서의 따뜻한 액체 매질에 상기 물품을 잠기게 하는 것을 더 포함하고,
상기 제어 파라미터는 상기 예열 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 목표는 약 65℃ 초과 및 약 140℃ 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (c)는,
상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과한 후에 상기 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 냉각 섹션을 통과하게 하는 것; 및
상기 캐리어가 상기 냉각 섹션을 통과하는 동안 상기 냉각 섹션에서의 차가운 액체 매질에 상기 물품을 잠기게 하는 것을 더 포함하되,
상기 제어 파라미터는 상기 냉각 섹션에서의 액체 온도이고, 상기 목표는 약 35℃ 내지 약 65°이거나 이를 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작동시키는 단계 (b)는,
(i) 상기 가열의 적어도 일부 동안, 상기 시스템 제어 파라미터의 값을 측정하여 측정값을 제공하는 것;
(ⅱ) 상기 측정값을 상기 제어 파라미터에 대한 목표값과 비교하여 차이를 결정하는 것;
(ⅲ) 상기 차이를 사전 결정된 허용 가능한 차이(predetermined allowable difference: PAD)와 비교하는 것; 및
(ⅳ) 상기 차이가 상기 PAD보다 클 때,
물품을 폐기하는 것;
상기 마이크로파 가열 시스템을 통해 상기 물품을 재실행시키는 것;
상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전된 전체 순수 마이크로파 전력을 변경하는 것;
상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 유속을 변경하는 것;
상기 마이크로파 가열 챔버에서의 액체 온도를 변경하는 것; 및
상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도를 변경하는 것
중 적어도 하나를 더 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 시스템의 섹션에서의 액체 유속이고, 상기 목표는 약 1 갤런/분(gpm) 초과 및 약 75 gpm 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 시스템의 섹션을 통과하는 이송 속도이고, 상기 목표는 약 0.25 인치/분(in/s) 초과 및 약 6 in/s 미만 중 적어도 하나인, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 물품을 처리하기 위한 방법으로서,
(a) 액체 충전 마이크로파 가열 시스템에서 하나의 유형의 물품을 가열하기 위한 작동 프로파일을 획득하는 단계로서, 상기 작동 프로파일은 목표 F0 값에 대한 온도-시간 프로파일, 및 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 세트포인트 값의 제1 그룹을 포함하는, 상기 작동 프로파일을 획득하는 단계;
(b) 상기 작동 프로파일로부터 상기 제1 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계로서, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 마이크로파 가열 시스템의 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고, 상기 제1 목표값은 상기 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템에 의해 상기 제어 파라미터에 대한 제1 작동 프로파일로서 사용되는, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계;
(c) 상기 마이크로파 가열 시스템에 작동 가능하게 결합된 상기 제어 시스템을 사용하여,
(i) 복수의 물품이 적재된 캐리어가 이송 라인을 따라서 액체 충전 마이크로파 가열 챔버를 통과하게 하는 것으로서, 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안 상기 물품이 액체 매질에 잠기게 되는, 상기 통과하게 하는 것,
(ⅱ) 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안, 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 마이크로파 에너지를 방전시켜 상기 복수의 물품을 가열하는 것,
(ⅲ) 상기 복수의 물품을 가열하는 동안, 상기 제어 파라미터의 실제값을 측정하여 측정값을 제공하는 것
에 의해, 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계;
(d) 상기 측정값과 상기 제1 목표값 사이의 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이를 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 작동 프로파일로부터 제2 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계로서, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값을 선택하는 단계; 및
(e) 상기 제어 시스템을 사용하여, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값에 따라서 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계로서, 상기 제어 파라미터에 대한 제2 작동 세트포인트로서 제2 목표값을 사용하는, 상기 마이크로파 가열 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법. - 제12항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 방전된 전체 순수 마이크로파 전력, 상기 마이크로파 가열 시스템에서의 섹션에서의 액체 온도, 상기 마이크로파 가열 시스템의 섹션에서의 액체 유속, 및 상기 마이크로파 가열 시스템의 섹션을 통과하는 상기 캐리어의 이송 속도로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제2 그룹의 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 것인, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 온도-시간 프로파일은 제1 온도-시간 프로파일이고, 상기 목표 F0 값은 제1 목표 F0 값이고, 상기 작동 프로파일은 제2 목표 F0 값에 대한 제2 온도-시간 프로파일을 포함하고, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 제2 온도-시간 프로파일을 달성하기 위한 것인, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제1 온도-시간 프로파일은 상기 제2 온도-시간 프로파일과 상이한, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제1 목표 F0 값은 상기 제1 목표 F0 값과 상이한, 방법
- 제15항에 있어서, 상기 선택하는 단계 (d)는 상기 제어 파라미터에 대한 제2 목표값과 상기 측정값 사이의 차이가 상기 사전 결정된 허용 가능한 차이 미만만큼 다르다고 결정하는 것에 추가로 응답하는, 물품을 처리하기 위한 방법.
- 제49항에 있어서,
상기 제어 파라미터는 제1 제어 파라미터이고,
상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 제1 제어 파라미터와 상이한 제2 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고,
상기 제2 그룹의 세트포인트 값은 상기 제2 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하고,
상기 선택하는 단계 (b)는 상기 작동시키는 단계 (d) 동안 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제1 작동 세트포인트로서 사용하는 것을 포함하고,
상기 선택하는 단계 (e)는 상기 작동시키는 단계 (e) 동안 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 상기 제2 시스템 제어 파라미터에 대한 제2 작동 세트포인트로서 사용하는 것을 포함하는, 물품을 처리하기 위한 방법. - 마이크로파 가열 시스템으로서,
마이크로파 가열 챔버 섹션을 포함하는 복수의 액체 충전 처리 섹션으로서, 상기 복수의 처리 섹션의 각각은 처리 섹션을 통과하는 동안 복수의 물품이 액체 매질에 잠기게끔 상기 처리 섹션을 통해 상기 복수의 물품을 가지는 캐리어를 운반하도록 구성된 각각의 이송 세그먼트를 포함하는, 상기 복수의 액체 충전 처리 섹션; 및
상기 처리 섹션의 작동을 제어하도록 상기 복수의 처리 섹션의 각각에 작동 가능하게 결합된 제어 시스템을 포함하되, 상기 제어 시스템은,
(a) 물품의 유형과 관련된 작동 프로파일로서, 목표 F0 값에 대한 온도-시간 프로파일, 및 상기 온도-시간 프로파일을 달성하기 위해 제1 그룹의 세트포인트 값을 포함하는 상기 작동 프로파일에 액세스하되, 상기 제1 그룹의 세트포인트 값은 상기 복수의 처리 섹션의 처리 섹션의 제어 파라미터에 대한 제1 목표값을 포함하고;
(b) 상기 제1 목표값을 상기 제어 파라미터에 대한 제1 작동 세트포인트로서 사용하는 것을 포함하는 상기 세트포인트 값의 그룹에 따라서 상기 처리 섹션을 작동시키고;
(c) 복수의 물품이 적재된 캐리어가, 상기 마이크로파 가열 챔버를 포함하는 각각의 처리 섹션을 통과하게 하고;
(d) 상기 캐리어가 상기 마이크로파 가열 챔버를 통과하는 동안, 상기 마이크로파 가열 챔버 내로 마이크로파 에너지를 방전시켜 상기 복수의 물품을 가열하고;
(e) 상기 제어 파라미터의 실제값을 측정하여 측정값을 제공하고;
(f) 상기 측정값과 상기 제1 목표값의 차이가 사전 결정된 허용 가능한 차이를 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 작동 프로파일로부터 제2 그룹의 세트포인트 값으로서, 상기 제어 파라미터에 대한 제2 목표값을 포함하는 상기 제2 그룹의 세트포인트 값을 선택하고;
(g) 상기 제2 그룹의 세트포인트 값을 선택한 후에, 상기 제2 목표값을 상기 제어 파라미터에 대한 제2 작동 세트포인트로서 사용하는 것을 포함하여, 상기 제2 그룹의 세트포인트 값에 따라서 상기 처리 섹션을 작동시키도록 구성된, 마이크로파 가열 시스템.
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