KR20210053878A - 모듈형 전자기 가열 시스템 - Google Patents

Abstract

모듈형 전자기 가열 시스템을 포함하는 시스템 및 방법은 전자기 에너지를 사용하여 물품의 가열을 가능하게 한다. 시스템은 제1 처리 용기 내의 물품을 예열, 가열 및 냉각할 수 있도록 전자기 에너지 론처 및 유체 전달 시스템을 구비하는 제1 처리 용기를 포함한다. 제1 처리 용기는 하나 이상의 상류 용기 또는 하류 용기에 결합되도록 더 구성되어, 예열 및/또는 가열 기능의 일부가 추가 용기에 의해 대신 수행될 수 있다. 이러한 유연성은 상대적으로 작은(예: 실험실) 규모의 시스템과 비교적 큰 (예: 생산) 규모의 시스템 사이에서 전자기 가열 시스템의 확장을 가능하게 할 수 있는 동시에, 자본 지출 및 공간 요건을 최소화할 수 있다.

Description

모듈형 전자기 가열 시스템

관련 출원의 교차 참조

이 특허 협력 조약(PCT) 출원은 2018년 6월 29일자로 출원된 발명의 명칭이 "PASTEURIZATION AND STERILIZATION SYSTEM WITH ENHANCED FLEXIBILITY"인 미국 특허 출원 제62/692,202호와 관련되고 이로부터의 우선권을 주장하며, 이 미국 특허 출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해 인용되어 포함된다.

기술분야

본 개시내용의 양태는 전자기 복사를 사용하여 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본원에 설명된 방법 및 시스템은, 상대적으로 더 작은 가열 시스템을 상대적으로 더 큰 가열 시스템으로 확장할 때 향상된 작동 유연성 및 효율성을 제공한다. 일 실시예에서, 용기는 다양한 별개의 저온 살균 또는 멸균 작업을 수행하도록 구성될 수 있고, 추가적 용기는 수요가 증가함에 따라 처리량을 확장하기 위해 상기 용기에 작동 가능하게 연결되도록 구성될 수 있다.

마이크로파 스펙트럼에 있을 수 있는 전자기 복사 기반 가열 시스템은, 예를 들어 식품, 음료 및 의료, 치과 및 제약 품목 및 재료를 포함하여 다양한 유형의 물품을 저온 살균하고 멸균하기 위해서 일반적으로 사용된다.

일반적으로, 상업용 규모 장비와 실험실 또는 파일럿 규모 장비의 설계 및 운영에서의 차이로 인해, 이러한 공정 및 시스템의 확장은, 실제로 불가능하거나, 복잡하고 비용이 많이 든다. 따라서, 다른 필요성 및 장점 중에서도, 소규모 생산으로부터 대규모 생산으로 효율적으로 확장될 수 있는 유연한 가열 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

본 개시내용의 일 양태에 있어서, 전자기 복사 가열 시스템에서 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 처리 용기에서 제1 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계를 포함하며, 이 단계는 제1 가온 액체로 상기 제1 그룹의 물품을 예열하는 단계, 전자기 복사 에너지를 사용하여 상기 제1 그룹의 물품을 가열하는 단계, 및 제1 냉각 액체로 상기 제1 그룹의 물품을 냉각하는 단계를 포함한다. 방법은 결합된 처리 유닛을 형성하기 위해 상기 제1 처리 용기에 제2 처리 용기를 부착하는 단계를 더 포함한다. 방법은 또한, 상기 결합된 처리 유닛에서 제2 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계를 포함하며, 이 단계는 제2 가온 액체로 상기 제2 그룹의 물품을 예열하는 단계, 전자기 복사 에너지를 사용하여 상기 제2 그룹의 물품을 가열하는 단계, 및 상기 제1 냉각 액체와 다른 제2 냉각 액체로 상기 제2 그룹의 물품을 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 제2 그룹의 물품의 저온 살균 또는 멸균 동안, 상기 가열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제1 처리 용기에서 수행되고, 상기 예열하는 단계 및 상기 냉각하는 단계 중 적어도 하나의 적어도 일 부분은 상기 추가 처리 용기에서 수행된다.

일 구현에서, 상기 부착하는 단계는 상기 제2 처리 용기를 상기 제1 처리 용기의 일 단부에 부착하는 단계 및 제3 처리 용기를 상기 제1 처리 용기의 반대쪽 단부에 부착하는 단계를 포함한다. 이러한 구현에서, 상기 제2 그룹의 물품의 저온 살균 또는 멸균 동안, 가열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제1 처리 용기에서 수행되고, 상기 예열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제2 처리 용기에서 수행되고, 상기 냉각하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제3 처리 용기에서 수행된다.

다른 구현에 있어서, 상기 제1 처리 용기는 제1 단부 세그먼트, 제2 단부 세그먼트, 및 상기 제1 단부 세그먼트와 제2 단부 세그먼트 사이에 있는 적어도 하나의 론처(launcher) 세그먼트를 포함한다. 상기 론처 세그먼트는 상기 가열하는 단계 동안 상기 제1 처리 용기 안으로 상기 전자기 복사 에너지를 방출하는 론처 쌍을 포함한다. 이러한 구현에서, 상기 제1 단부 세그먼트 및 상기 제2 단부 세그먼트는 어떤 론처도 포함하지 않을 수 있다.

또 다른 구현에 있어서, 방법은 상기 제1 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계 전에, 상기 제1 그룹의 물품을 제1 캐리어에 적재하고 상기 제1 캐리어의 상기 제1 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 상기 제2 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계 전에, 상기 제2 그룹의 물품을 제2 캐리어에 적재하고 상기 제2 캐리어의 상기 제2 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 구현에서, 상기 제1 처리 용기는 상기 제1 그룹의 물품 및 상기 제2 그룹의 물품 각각을 가열하는 단계의 적어도 일 부분 동안 액체로 적어도 부분적으로 채워진다.

특정 구현에서, 예열하는 단계, 가열하는 단계, 및 냉각하는 단계 각각 동안 상기 제1 그룹의 물품을 둘러싸는 압력은 상기 예열하는 단계, 상기 가열하는 단계 및 상기 냉각하는 단계 중 나머지의 각각의 10 psig 이내에 있다.

본 개시내용의 또 다른 양태에서, 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 전자기 가열 시스템이 제공된다. 시스템은 복수의 물품이 적재된 캐리어를 수용하기 위한 처리 용기를 포함한다. 상기 처리 용기는 사이에 챔버를 획정하는 제1 단부 및 상기 제1 단부로부터 이격된 제2 단부를 더 포함한다. 상기 처리 용기의 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나는 캐리어를 상기 처리 용기로 도입하는 것 및 상기 처리 용기로부터 제거하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 개구를 포함한다. 상기 처리 용기는 가온된 액체를 상기 챔버 안으로 도입하기 위한 가온 액체 입구, 냉각된 액체를 상기 챔버 안으로 도입하기 위한 냉각 액체 입구, 상기 캐리어를 상기 챔버의 적어도 일 부분을 통해 이동시키기 위한 이송 라인, 및 전자기 에너지를 상기 챔버 안으로 방출하기 위한 2개의 론처를 더 포함한다. 상기 처리 용기는 상기 물품을 예열하는 단계, 전자기 에너지로 상기 물품을 가열하는 단계, 상기 물품을 냉각하는 단계 각각을 위한 액체 채움식 용기로 더 구성된다.

특정 구현에 있어서, 상기 론처는 전자기 에너지를 상기 챔버 안으로 방출하기 위한 복수의 론처 중 2개이며, 상기 복수의 론처는 3개 이상의 론처를 포함한다. 다른 구현에서, 상기 론처들은 상기 처리 용기의 동일한 측부에 위치된다. 또 다른 구현에서, 상기 론처들은 상기 처리 용기의 대향 측부들에 위치된다.

일부 구현에서, 상기 처리 용기는 상기 캐리어의 예열 및 냉각 중 적어도 하나 동안 상기 챔버 안으로 가압된 액체의 제트를 방출하기 위한 복수의 노즐을 더 포함한다.

다른 구현에 있어서, 상기 이송 라인은 반대인 제1 수평 이송 방향 및 제2 수평 이송 방향으로 상기 물품을 이송하도록 구성된다.

특정 구현에서, 상기 처리 용기는 제1 단부 세그먼트, 상기 제1 단부 세그먼트 반대편의 제2 단부 세그먼트, 및 상기 제1 단부 세그먼트와 상기 제2 단부 세그먼트 사이의 론처 세그먼트를 포함한다. 이러한 구현에서, 상기 처리 용기는 상기 제1 단부 세그먼트에서 상기 예열하는 단계의 일 부분을 수행하고, 상기 제2 단부 세그먼트에서 상기 냉각하는 단계의 일 부분을 수행하고, 상기 론처 세그먼트에서 상기 가열하는 단계의 일 부분을 수행하도록 구성된다.

또 다른 구현에서, 상기 처리 용기는 적어도 두 개의 론처 세그먼트를 포함할 수 있다.

다른 구현에서, 상기 처리 용기는 추가 용기에 결합되도록 구성되고, 상기 추가 용기에 결합될 때, 상기 처리 용기의 예열 기능 및 냉각 기능 중 적어도 하나를 비활성화하도록 구성된다.

본 개시내용의 또 다른 양태에서, 물품을 가열하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 처리 용기 및 제2 처리 용기 각각을 통해 상기 물품을 이송하는 단계를 포함한다. 상기 제1 처리 용기는 제1 예열 구역, 상기 제1 예열 구역에 이어지는 가열 구역, 및 상기 가열 구역에 이어지는 제1 냉각 구역 각각을 포함하는 한편, 상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역 및 제2 냉각 구역 중 하나를 포함한다. 방법은 상기 물품을 가온된 액체에 노출시킴으로써 상기 제1 예열 구역 및 상기 제2 예열 구역 중 하나에서 상기 물품을 예열하는 단계를 포함한다. 방법은, 상기 물품이 상기 가열 구역에 있는 동안, 상기 물품을 가열하기 위해서 상기 제1 처리 용기에 결합된 복수의 론처로부터의 전자기 에너지를 상기 제1 처리 용기 안으로 지향시키는 단계, 및 상기 제1 냉각 구역 및 상기 제2 냉각 구역 중 하나에서 상기 물품을 냉각하는 단계를 더 포함한다.

특정 구현에서, 상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록, 상기 제1 처리 용기의 상류에서 상기 제1 처리 용기에 결합된다. 이러한 구현에서, 상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역을 포함하고, 상기 물품을 예열하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행된다.

다른 구현에서, 상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록, 상기 제1 처리 용기의 하류에서 상기 제1 처리 용기에 결합된다. 이러한 구현에서, 상기 제2 처리 용기는 제2 냉각 구역을 포함하고, 상기 물품을 냉각하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행된다.

또 다른 구현에서, 방법은 제3 처리 용기를 통해 물품을 이송하는 단계를 더 포함한다. 이러한 구현에서, 상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록, 상기 제1 처리 용기의 상류에서 상기 제1 처리 용기에 결합된다. 상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역을 포함하고, 상기 물품을 예열하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행된다. 유사하게, 상기 제3 처리 용기는, 상기 제3 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록, 상기 제1 처리 용기의 하류에서 상기 제1 처리 용기에 결합된다. 상기 제3 처리 용기는 제2 냉각 구역을 포함하고, 상기 물품을 냉각하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행된다.

본 명세서에 설명된 본 개시내용의 전술한 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 개념의 특정 구현의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면이 반드시 축척에 따르지 않고; 대신 본 발명 개념의 원리를 설명하는 데 중점을 두고 있다는 점을 유의한다. 본원에 개시된 구현 및 도면은 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되도록 의도된다.
도 1은 하나 이상의 물품을 가열하기 위한 마이크로파 가열 시스템의 일 구현을 도시하는, 특히 열화 섹션(thermalization section), 전자기 가열 섹션, 선택적 홀딩 구역, 및 켄치(quench) 구역을 포함하는 시스템을 도해하는 공정 흐름도이다.
도 2는 도 1에 표시된 구역 각각이 구현될 수 있는 단일 용기를 포함하는 본 개시내용의 일 구현에 따라 구성된 전자기 가열 시스템의 개략도이다.
도 3은, 전자기 가열 세그먼트로부터 격리되고 안에서 예열, 홀딩 및/또는 냉각 기능이 수행될 수 있는 단부 세그먼트를 포함하는 도 2의 전자기 가열 시스템의 제2개략도이다.
도 4a는 다수의 전자기 가열 세그먼트 및 직사각형 단부 세그먼트를 포함하는 도 2의 전자기 가열 시스템의 등각 투상도이다.
도 4b는 다수의 전자기 가열 세그먼트 및 원형 단부 세그먼트를 포함하는 도 2의 전자기 가열 시스템의 등각 투상도이다.
도 5는 전자기 에너지 분배 시스템을 포함하는 도 2의 전자기 가열 시스템의 제3 개략도이다.
도 6은 가열된 액체 및 냉각된 액체를 전자기 가열 시스템에 제공하기 위한 가열 루프 및 냉각 루프 각각을 포함하는 도 2의 전자기 가열 시스템의 제4 개략도이다.
도 8은 도 2의 전자기 가열 시스템, 및 상류 용기를 포함하는 제1 확장(scaled-up) 전자기 가열 시스템의 개략도이다.
도 9는 도 2의 전자기 가열 시스템, 및 상류 용기 및 하류 용기를 포함하는 제2 확장 전자기 가열 시스템의 개략도이다.
도 10은 도 2의 전자기 가열 시스템, 및 다수의 추가적인 상류 용기 및 하류 용기를 포함하는 제3 확장 전자기 가열 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 개시내용에 따른 전자기 가열 시스템을 제어하고 작동하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.

본 개시내용의 구현에 따르면, 향상된 작동 유연성을 나타내고 소규모(예를 들어, 파일럿 규모 또는 실험실 규모)로부터 상업용 규모 생산까지 최소 시간 및 최소한의 자본 지출로 신속하고 효율적인 규모 확장을 허용하는 전자기 가열 시스템이 제공된다. 이러한 가열 시스템은 완전히 작동하는 단일 용기 장치로 시작되고, 원래 단일 용기 장치에서 수행되는 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성된 추가 처리 용기의 선택적 추가를 통해 생산을 향상시키도록 확장될 수 있다. 더 작은 규모의 유닛으로부터의 장비가 더 큰 규모의 시스템에서 재사용되기 때문에 중복 장비가 최소화된다. 전반적으로, 본원에 설명된 시스템 및 방법은 보다 유연하고, 상업적 확장의 전체 프로세스를 간소화하여, 상당한 시간 및 비용 절감으로 귀결된다.

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, 본원에서 설명된 방법 및 시스템은 저온 살균, 멸균, 또는 저온 살균 및 멸균 모두를 위해 구성될 수 있다. 저온 살균되고 그리고/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.

일반적으로, 저온 살균은 약 70℃ 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. 전자기 에너지를 사용한 멸균 및 저온 살균을 위한 시스템의 예는 미국 특허 제9,357,590호 및 미국 특허 제7,119,313호에서 설명되며, 이 두 특허는 본 개시내용과 불일치되지 않는 정도로 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.

본원에서 설명되는 방법 및 시스템은 저온 살균, 멸균, 또는 저온 살균 및 멸균 모두를 위해 구성될 수 있다. 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 일부 경우에, 저온 살균은 더 낮은 온도 및/또는 압력에서 그리고 전자기 복사 가열 전 또는 후에 별도의 열 평형화 기간 없이 수행될 수 있는 한편, 살균은 더 높은 온도 및/또는 압력에서 수행될 수 있고, 복사 가열 단계 이전의 예열 단계뿐만 아니라 살균을 달성하기에 충분한 시간 동안 품목을 일 온도로 유지하기 위해 가열 후의 유지 또는 열 평형화 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 마이크로파 시스템은 작동적으로 유연할 수 있어, 다양한 가열 실행 중에 다양한 물품을 저온 살균 또는 멸균하도록 선택적으로 구성될 수 있다. 저온 살균 또는 멸균에 관여된 다양한 작동은 초기에는 단일 용기에서 수행될 수 있고, 다음으로, 시스템이 확장됨에 따라 하나 이상의 추가된 용기로 작동이 분산될 수 있다. 저온 살균되고 그리고/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.

이제 도 1을 참조하면, 본 개시내용의 전자기 가열 시스템(100)의 주요 단계 및 구성요소의 개략도가 도시된다. 전자기 가열 시스템(100)은 부분적으로 마이크로파 에너지와 같은 전자기 에너지를 사용하여 복수의 물품을 가열하도록 작동 가능하다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "마이크로파 에너지"는 일반적으로 300 Mhz 내지 30 Ghz의 주파수를 가지는 전자기 에너지를 지칭한다. 본 개시내용은 일반적으로 마이크로파 에너지를 지칭하나,

도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 물품이 초기에 열화 섹션(102)(본원에서 예열 섹션이라고도 함) 내로 도입될 수 있고, 여기서 물품은 실질적으로 균일한 온도로 열화될 수 있다. 일단 열화되면, 물품은 전자기 가열 섹션(104)으로 도입될 수 있다. 전자기 가열 섹션(104)에서, 물품은 하나 이상의 론처(launcher)에 의해 가열 섹션(104)의 적어도 일부로 방출되는, 마이크로파 에너지와 같은 전자기 에너지를 사용하여 빠르게 가열될 수 있다. 가열된 물품은 다음으로, 선택적으로 홀딩 섹션(106)을 통해 이동될 수 있고, 여기에서 물품은 특정 시간 동안 일정한 온도로 유지될 수 있다. 이어서, 물품은 냉각 또는 켄치 섹션(108)으로 보내질 수 있고, 여기에서 물품의 온도는 적합한 취급 온도로 신속하게 감소될 수 있다. 그 후, 냉각된 물품은 시스템(100)으로부터 제거되고 추가로 활용될 수 있다.

본 개시내용의 일 구현에 따르면, 상술된 열화, 마이크로파 가열, 홀딩 및/또는 켄치 섹션(102, 104, 106 및 108) 각각은 단일 용기 내에서 획정될 수 있지만, 다른 구현에서 상술된 스테이지들 중 적어도 하나는 하나 이상의 별도의 용기 내에서 획정될 수 있다.

일부 경우에, 도 1에 도시된 하나 이상의 단계의 적어도 일 부분은, 물품이 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 액체에 잠긴 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 물품은, 하나 이상의 위의 단계 중 적어도 일 부분 동안 액체에 적어도 약 50, 적어도 약 60, 적어도 약 70, 적어도 약 80, 적어도 약 90, 또는 100% 잠길 수 있다.

적어도 특정 구현에서, 상술된 단계들(예를 들어, 열화, 가열, 홀딩, 냉각/켄칭) 중 적어도 하나는, 처리되는 물품이 적어도 부분적으로 잠길 수 있는 액체 매체로 적어도 부분적으로 채워진 용기에서 수행될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "적어도 부분적으로 채워진"은 지정된 체적의 적어도 50%가 액체 매체로 채워진 구성을 나타낸다. 본 개시내용의 특정 구현에서, "적어도 부분적으로 채워진" 체적은 액체 매체로 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 또는 100% 충만일 수 있다.

사용될 때, 사용된 액체 매체는 임의의 적합한 유형의 액체를 포함할 수 있다. 액체 매체는 공기의 유전율보다 더 큰 유전율을 가질 수 있고, 일 구현에서, 처리되는 물품의 유전율과 유사한 유전율을 가질 수 있다. 물(또는 물을 포함하는 액체 매체)은 식용 및/또는 의료 디바이스 또는 물품을 가열하기 위해서 사용되는 시스템에 특히 적합할 수 있다. 일 구현에서, 필요한 경우, 첨가제, 예를 들어 오일, 알코올, 글리콜 및 염이 처리 동안 액체 매체의 물리적 특성(예를 들어, 끓는점)을 변경하거나 향상시키기 위해 이 액체 매체에 선택적으로 첨가될 수 있다.

전자기 가열 시스템(100)은 상술된 처리 섹션들 중 하나 이상을 통해 물품을 수송하기 위한 적어도 하나의 이송 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 적합한 이송 시스템의 예는 플라스틱 또는 고무 벨트 컨베이어, 체인 컨베이어, 롤러 컨베이어, 플렉시블 또는 멀티 플렉싱 컨베이어, 와이어 메쉬 컨베이어, 버킷 컨베이어, 공압 컨베이어, 스크류 컨베이어, 트로프(trough) 또는 진동 컨베이어, 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이송 시스템은 임의의 수의 개별 이송 라인을 포함할 수 있고, 처리 용기 내에서 임의의 적합한 방식으로 배열될 수 있다. 전자기 가열 시스템(100)에 의해 활용되는 이송 시스템은 용기 내에서 대체로 고정된 위치에 구성될 수 있거나, 또는 이 시스템의 적어도 일 부분이 측 방향 또는 수직 방향으로 조정 가능할 수 있다.

마이크로파 가열 시스템(100)에 의해 처리되는 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 한정되지 않는다. 특정 유형의 포장은 제한되지 않지만, 마이크로파 에너지를 사용하여 내용물의 가열을 용이하게 하기 위해 적어도 부분적으로 마이크로파 투과성이어야 한다.

물품은, 예를 들어 대체로 직사각형 또는 프리즘형 형상을 각각 가지는 개별 패키지를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 물품이 상부 및 하부를 가질 수 있고, 각각의 물품의 상부 및 하부는 상이한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 상부가 하부보다 더 넓을 수 있고, 각각의 물품의 상부 가장자리는 하부 가장자리보다 더 길고 더 넓을 수 있다. 다른 경우에, 상부는, 예를 들어 물품이 가요성 파우치를 포함할 때 하부보다 더 좁을 수 있다. 특정 유형의 물품은 주둥이를 갖는 또는 갖지 않는 가요성 및 반가요성 파우치, 컵, 병, 및 뚜껑을 갖거나 갖지 않는 원형, 타원형 또는 다른 단면 형상을 갖는 강성 또는 반강성 용기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 물품은, 플라스틱, 셀룰로오스, 및 다른 전자기파(wave) 투과성 재료를 포함하는 임의의 재료로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자기 가열 시스템(100) 안으로 도입되는 물품은 초기에 열화 섹션(102) 안으로 도입되고, 여기에서 물품은 실질적으로 균일한 온도를 달성하기 위해 열화된다. 하나의 특정 구현에서, 이러한 예열/열화는, 물품이 실질적으로 균일한 온도를 달성하도록 물품을 가온된 유체와 접촉시킴으로써 달성된다. 예를 들어 비제한적으로, 본 개시내용의 적어도 특정 구현에서, 열화 섹션(102)으로부터 회수된 모든 물품의 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 또는 적어도 약 99%는 다른 하나의 약 5℃ 이내, 약 2℃ 이내, 또는 1℃ 이내에 있는 온도를 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열화" 및 "예열"은 일반적으로 온도 평형화 또는 균등화의 단계를 가리킨다. 일반적으로, 열화 단계는 전자기 가열 단계 이전과 준비 단계에서 발생된다.

열화 섹션(102)이 적어도 부분적으로 액체 매체로 채워진 경우, 물품은 통과되는 동안 액체에 적어도 부분적으로 잠길 수 있다. 열화 섹션(102)에서의 액체 매체는 이를 통과하는 물품의 온도보다 더 따뜻하거나 더 차가울 수 있다. 일부 구현에서 비제한적으로, 액체 매체는 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 전자기 복사 가열 단계 이전과 준비 단계에서 발생된다. 일반적으로, 예열 단계는 용기 내에서 순환되는 온수를 통해 수행되기 때문에 용기 내 물의 양은 용기 내 물품을 잠기게 하거나 실질적으로 잠기게 하기에 충분해야 한다.

열화 단계는 대기압 하에서 수행될 수 있거나, 또는 가압된 용기에서 수행될 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 가압된 경우, 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 섹션(102)이 액체로 채워지고 가압되는 경우, 압력은 액체에 의해 가해지는 임의의 수두압(head pressure)에 추가될 수 있다. 열화를 겪는 물품은 다양한 기간의 열화 섹션(102) 내 평균 체류 시간을 가질 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 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 섹션(102)으로부터 회수된 물품은 상이한 평균 온도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 예열 단계 후, 물품의 평균 온도는 적어도 약 20℃, 적어도 약 25℃, 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 온도를 가질 수 있다. 물품이 저온 살균될 때, 예열 단계 후 물품의 온도는 저온 살균에 적합한 다양한 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 물품을 저온 살균할 경우, 물품의 온도는 약 30℃ 내지 약 80℃, 약 35 내지 약 75℃, 또는 약 40 내지 약 70℃ 범위 내에 있을 수 있다. 유사하게, 물품이 멸균될 경우, 예열 단계 후 물품의 온도는 멸균에 적합한 다양한 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 물품을 멸균할 경우, 예열 단계 후 물품의 온도는 약 50 내지 약 100℃, 약 55 내지 약 95℃, 또는 약 70 내지 약 90℃ 범위 내에 있을 수 있다.

열화 섹션(102)을 빠져 나가는 물품은 이후 전자기 가열 섹션(104)으로 도입될 수 있다. 전자기 가열 섹션(104)에서, 물품은 하나 이상의 론처로부터 방출되는 마이크로파 에너지와 같은 전자기 에너지를 사용하는 가열원으로 빠르게 가열될 수 있다. 앞에서 언급된 바와 같이, 마이크로파 에너지는 약 300 MHz와 30 GHz 사이의 주파수를 갖는 전자기 에너지를 의미할 수 있다. 일 구현에서, 전자기 가열 섹션(104)의 다양한 구성은 약 915 Mhz의 주파수 또는 약 2.45 Ghz의 주파수를 가지는 마이크로파 에너지를 활용할 수 있고, 이 두 주파수 모두는 일반적으로 산업용 마이크로파 주파수로서 지정되어 있다. 그러나 일반적으로 말하면, 전자기 에너지의 다른 파장이 다양한 가능한 시나리오에서 채용될 수 있다. 특정 구현에 있어서, 전자기 가열 섹션(104)에서 사용되는 전자기 에너지는 분극될 수 있다. 마이크로파 에너지에 더하여, 전자기 가열 섹션(104)은, 예를 들어 전도성 또는 대류성 가열 또는 다른 기존의 가열 방법 또는 디바이스와 같은 하나 이상의 다른 열원을 선택적으로 활용할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 적어도 일부 구현에서, 마이크로파 가열 섹션(104)에서 물품을 가열하기 위해서 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 전자기 에너지이다.

가열 단계 동안의 전자기 에너지의 사용은, 최소 저온 살균 또는 멸균 온도와 같은 최소 목표 온도를 빠르게 달성하기 위해서 각 물품의 가장 차가운 부분의 신속한 가열을 허용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 최소 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. 목표 온도가 저온 살균 목표 온도인 경우, 목표 온도는 적어도 약 65℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃, 적어도 약 80℃, 적어도 약 85℃, 또는 적어도 약 90℃ 및/또는 약 120℃ 이하, 약 115℃ 이하, 또는 약 110℃ 이하일 수 있다. 목표 온도가 멸균 온도인 경우, 목표 온도는 적어도 약 121℃, 적어도 약 122℃ 및/또는 약 135℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 128℃ 이하, 또는 약 126℃ 이하일 수 있다.

가열 단계 동안, 물품은 비교적 짧은 시간 내에 목표 온도로 가열될 수 있다. 이러한 급속 가열은, 고온에 장기간 노출되어 발생되는 물품의 손상이나 열화를 최소화하는 동시에 원하는 정도의 저온 살균 또는 멸균을 달성하는 데 도움이 된다. 가열 단계 동안, 물품은 적어도 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 이하의 기간 동안 가열될 수 있다. 가열 단계 동안 가열된 물품 각각의 가장 낮은 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℃ 이하 만큼 증가될 수 있다.

물품이 적어도 부분적으로 액체에 잠긴 동안 가열 단계가 수행되는 경우, 액체의 평균 벌크 온도는 변할 수 있고, 일부 경우에는, 용기 안으로 방출되는 에너지의 양에 의존될 수 있다. 일부 경우에, 물품을 둘러싸거나, 또는 물품이 적어도 부분적으로 잠긴 용기 내의 액체의 평균 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.

가열 단계는 대략 대기압에서 수행될 수 있거나, 대기압보다 높은 압력에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 물품은 적어도 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 이하의 압력 하에서 가열될 수 있다. 일반적으로, 가열 단계 중에 압력이 가해져 밀봉된 패키지 내에서 생성될 수 있는 증기로부터 패키지 파열을 방지할 수 있다.

일부 구현에서, 가열 단계 후, 가열된 물품은 "홀딩" 기간에 적용될 수 있으며, 그 동안 물품 각각의 최소 온도는 미리 결정된 시간 동안 특정 최소 목표 온도 이상으로 유지된다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 홀딩 단계 동안, 각 물품의 가장 차가운 부분의 온도는 미리 결정된 최소 온도 이상의 온도에서 유지될 수 있다. 미리 결정된 최소 온도는 변할 수 있지만, 적어도 일부 특정 구현에서 미리 결정된 최소 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℃, 적어도 약 121℃, 적어도 약 122℃ 및/또는 약 130℃ 이하, 약 128℃ 이하, 또는 약 126℃ 이하일 수 있다. 미리 결정된 기간(또는 "홀딩 기간")은 또한 달라질 수 있으나, 적어도 특정 구현에서는, 홀딩 기간이 적어도 약 2분, 적어도 약 4분, 적어도 약 5분, 또는 적어도 약 10분 및/또는 약 20분 이하, 약 16분 이하, 또는 약 10분 이하일 수 있다. 다른 실시형태에서, 물품은 약 2분 이하 또는 약 1분 이하의 홀딩 기간으로 또는 홀딩 기간이 전혀 없이 마이크로파 가열 단계 후에 바로 냉각된다. 멸균 또는 저온 살균을 위한 적절한 온도로 품목의 온도를 유지하기 위해서, 그리고 다른 가능한 이유 중에서, 특정 품목 또는 아마도 품목의 컬렉션에 대해서 필요한 시간 동안 온도를 유지하기 위해 홀딩이 수행될 수 있다.

가열 후, 일부 경우에는, 홀딩 단계 후, 물품은 냉각된 액체와의 접촉을 통해 빠르게 냉각될 수 있다. 냉각하는 동안, 물품의 외측 표면 온도는 다양한 양만큼 감소될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 물품의 외측 표면 온도는 적어도 약 30℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃ 및/또는 약 100℃ 이하, 약 75℃ 이하 또는 약 50℃ 이하만큼 감소될 수 있다. 이러한 냉각은 다양한 기간에 걸쳐 발생될 수 있으나, 특정 구현에서, 냉각 시간은 적어도 약 1분, 적어도 약 2분, 적어도 약 3분 및/또는 약 10분 이하, 약 8분 이하, 또는 약 6분 이하일 수 있다. 임의의 적절한 액체가 냉각 섹션(108)에서 사용될 수 있고, 이 액체는 마이크로파 가열 섹션(104) 및/또는 홀딩 섹션(106)에서 사용되는 액체와 유사하거나 상이할 수 있다. 냉각 후, 물품의 평균 온도는 응용 분야에 따라 달라질 수 있으나, 적어도 특정 구현에서, 평균 온도는 적어도 약 20℃, 적어도 약 25℃, 적어도 약 30℃ 및/또는 약 70℃ 이하, 약 60℃ 이하, 또는 약 50℃ 이하일 수 있다.

예를 들어, 물품이 멸균될 때와 같은 일부 실시형태에서, 물품 주위의 압력은 가열 단계 이전에 그리고/또는 냉각 단계 이전에, 또는 냉각 단계의 적어도 일 부분이 실행된 후에 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 패키지의 온도가 파열 가능성이 낮은 수준일 때, 압력이 감소될 수 있다. 예열, 가열 및/또는 냉각 단계의 적어도 일 부분이 상이한 압력에서 수행되는 경우, 이 단계들 중 하나 이상 사이의 압력 차이는 변할 수 있으나, 특정 구현에서, 이 차이는 적어도 약 5 psig, 적어도 약 10 psig, 또는 적어도 약 15 psig 및/또는 약 35 psig 이하, 약 30 psig 이하, 약 25 psig 이하, 또는 약 20 psig 이하일 수 있다. 다른 예시적인 구현에서, 예열, 가열 및 냉각 단계 각각은 다른 하나의 약 5 psig 이내, 약 3 psig 이내 또는 약 2 psig 이내의 압력에서 수행될 수 있다. 단일 용기 내에서 다양한 작업이 수행되는 단일 용기 배열체에서는, 용기 내에서 수행되는 단계 및 기타 가능한 조건에 따라 용기 내의 압력이 제어될 수 있다. 추가 용기가 기존 용기와 결합되고 다양한 용기가 서로 다른 작업을 수행할 수 있는 일부 경우에, 압력 잠금 장치가 용기 사이에 위치하여, 한 용기에서 다음 용기로의 품목의 이동(예: 운반), 인접한 용기와 다를 수 있는, 주어진 용기 내의 압력을 유지하면서 완료된다.

일부 경우에, 물품은 상술된 예열, 가열, 홀딩(사용되는 경우) 및 냉각 단계 중 적어도 하나 동안 물품을 고정하도록 구성된 하나 이상의 캐리어에 적재될 수 있다. 예를 들어, 물품이 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 액체에 잠기는 경우 이 단계들의 전부 또는 일부가 수행될 때 캐리어가 사용될 수 있다. 본원에 기술된 마이크로파 가열 시스템에서 사용 가능한 적합한 캐리어의 예는 미국 특허출원 제15/284,173호에서 제공되며, 그 전체 내용은 본 개시내용과 불일치되지 않는 정도로 본원에 인용되어 포함된다. 용기는, 인접한 용기와 모듈식으로 상호 연결되고 한 용기로부터 다음 용기로 캐리어를 운송하는 레일 시스템 또는 기타 운송 메커니즘을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로파 가열 시스템(100)의 다양한 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 구성요소와 통신하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 이러한 통신은, 마이크로파 가열 시스템(100)의 센서, 스위치 또는 다른 구성 요소로부터 신호 및 데이터를 수신하는 것, 및/또는 제어 신호와 같은 신호 및 데이터를 마이크로파 가열 시스템(100)의 구성요소, 예를 들어 비제한적으로, 액추에이터, 가열 요소, 드라이브, 조명, 알람, 스크린 등에 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 가열 시스템(100)의 작동을 적어도 부분적으로 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다.

본원에서 논의되는 바와 같은 가열 시스템은 다양한 생산 속도로 일관된 작동을 여전히 제공하면서 확장 또는 축소되도록 구성된다. 예를 들어, 일부 경우에 가열 시스템은 상대적으로 작은 규모로 물품을 저온 살균 또는 멸균할 수 있는 단일 용기 유닛일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "용기"는 유닛의 작동 동안 인접한 프로세스 챔버로부터 유체적으로 격리 가능한 처리 챔버를 가리킨다. 처리 챔버 내의 상이한 영역 또는 구역에서 상이한 단계가 수행될 수 있지만, 이러한 영역 또는 구역이 시스템의 작동 동안 유체적으로 격리 가능하지 않는 한, 본원에 정의된 바와 같이, 이러한 영역 또는 구역은 "용기"로 간주되지 않는다.

시스템의 생산 능력을 확장하기 위해 하나 이상의 추가 처리 용기가 원래의 단일 용기 장치에 부착될 수 있다. 본 발명의 시스템은 동일한 코어 구조체의 하나 이상의 용기를 포함할 수 있지만, 보다 효율적으로 생산을 늘리기 위해 원래 용기의 기능과 상이할 수 있는 예열, 가열, 홀딩 또는 냉각(또는 이들의 조합)으로서 기능하도록 구성되거나, 재구성되거나 또는 변경될 수 있다. 예를 들어, 추가 처리 용기는 예열 및/또는 냉각을 제공하기 위해서 사용될 수 있지만, 원래 용기는 계속 가열에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 캐리어는 예열을 위해 구성된 제1 새로운 용기로부터 가열을 위해 구성된 원래의 용기로 이동되고, 다음으로 냉각을 위해 구성된 제2 새로운 용기로 이동될 수 있다. 적절한 시스템의 다양한 실시형태가 도 2 내지 도 6과 관련하여 아래에 설명된다.

시스템이 단일 용기를 포함하는 경우, 예열, 전자기 가열, 홀딩 및 냉각 단계(시스템 배열체에 적용 가능함) 각각이 동일한 용기에서 수행될 수 있다. 이러한 시스템(200)의 일 실시예가 도 2에 개략적으로 도시된다. 도 2에 도시된 시스템(200)은 2개의 대향 단부(204A, 204B)를 갖고 그 사이에 챔버(206)를 정의하는 단일 용기(202)를 포함한다. 단부들 중 적어도 하나는 캐리어를 챔버 안으로 도입하고 그리고/또는 챔버로부터 제거하기 위한 적어도 하나의 개구(미도시)를 포함한다. 일부 경우에, 용기(202)는, 캐리어를 도입 및 이를 챔버로부터 제거하기 위한 단일 개구를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 용기(202)는 일 단부에 챔버(206) 안으로 캐리어를 도입하기 위한 입구 개구 및 반대쪽 단부에 챔버(206)로부터 캐리어를 제거하기 위한 출구 개구를 포함할 수 있다.

추가적으로, 도 2에 도시된 가열 시스템(200)은 또한 전자기 에너지를 챔버 내로 방출하기 위한 복수의 론처(208A 내지 D)를 포함한다. 일반적으로, 론처는 전자기 에너지(예를 들어, 마이크로파 에너지)를 챔버(206) 내로 전달하기 위해서 사용되는 구성요소의 조립체이다. 임의의 적절한 수와 배열의 론처들이 사용될 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 가열 시스템(200)은 총 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 적어도 9개 또는 적어도 10개의 론처 및/또는 총 50개 이하, 40개 이하, 30개 이하, 20개 이하, 18개 이하, 16개 이하, 14개 이하, 또는 12개 이하의 론처를 포함할 수 있다.

시스템(200)은 적어도 2개의 동일 측부 론처를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "동일 측부 론처"는 일반적으로 용기(202)의 동일한 측면에 위치되는 2개 이상의 론처를 지칭한다. 2개 이상의 동일 측부 론처는 서로 축방향으로 그리고/또는 측방향으로 이격될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "축방향으로 이격된"이라는 용어는 용기(202)의 연장 축선(210)에 평행한 방향으로의 이격을 나타내는 반면, "측방향으로 이격된"이라는 용어는 용기(202)의 연장 축선(210)에 수직인 방향으로의 이격을 나타낸다. 이송 라인이 용기(202) 내에 존재하는 경우, 인접된 동일 측부 론처는 운반 방향에 평행한 방향으로 서로 축방향으로 이격될 수 있고 그리고/또는 운반 방향에 수직인 방향으로 서로 측방향으로 이격될 수 있다. 론처를 지지하기 위해, 용기(202)는 론처가 용기(202)에 연결되고 그리고/또는 이로부터 격리되는 것을 허용하는 하나 이상의 결합 구조체(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 용기(202)는 용기(202)에 연결 가능한 론처의 수 및 위치를 지지하기에 충분한 수의 결합 구조체를 포함할 수 있다. 유사하게, 별개의 세그먼트가 또한 이러한 결합 구조체를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 가열 시스템(200)은 적어도 2개의 대향 론처를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "대향 론처"는 용기(202)의 일반적으로 반대 측부들에 위치되는 론처들을 지칭한다. 대향 론처 쌍은 2개의 반대 방향을 향하는 론처 또는 2개의 반대 방향으로 엇갈린 론처를 포함할 수 있다. 대향 마이크로파 론처와 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반대 방향을 향하는"은 중앙 론치 축선이 서로 실질적으로 정렬된 론처를 나타낸다. 대향 론처와 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반대 방향으로 엇갈린"은 중앙 론치 축선이 정렬되지 않은 론처를 나타낸다. 적어도 일부 구현에서, 시스템(200)은 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 또는 6개 이상의 대향 론처 쌍을 포함할 수 있다.

각 론처는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에는, 론처 각각이 일반적으로 직사각형의 단일 론처 구멍을 가질 수 있는 반면, 다른 경우에는 론처 각각이 단일 입구 및 둘 이상의 이격된 론치 개구를 포함할 수 있다. 추가로, 론처 중 하나 이상은 약 2° 내지 약 15°의 론치 경사각으로 용기(202) 안으로 에너지를 방출하도록 배향된 경사 론처일 수 있다. 론처, 특히 마이크로파 론처의 적절한 유형 및 구성의 추가적 실시예는 미국 특허 제9,357,590호에 상세하게 설명되며, 그 전체 내용은 본 개시내용과 불일치되지 않는 정도로 본원에 인용되어 포함된다. 결합 구조체는 용기에 사용되는 론처의 유형에 적합하다.

이제 도 3을 참조하면, 가열 시스템(200)의 다른 개략도가 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 용기 가열 시스템(200)에서 사용되는 처리 용기(202)는 복수의 세그먼트를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "세그먼트"는 전체 단계의 특정 기능 또는 일 부분을 수행하기 위해서 사용되는 용기의 영역을 가리킨다. 용기와 달리, 세그먼트들 사이에는 게이트 밸브, 도어 등과 같은 격리 디바이스가 사용되지 않기 때문에 세그먼트들은 시스템 작동 중에 서로 유체적으로 격리 가능하지 않다. 오히려, 용기의 세그먼트들은 그 사이의 유동 경로의 제한이 거의 또는 전혀 없이 서로 개방되어 있어, 각 세그먼트가 용기의 작동 중에 다른 세그먼트와의 유체 유동 연통을 유지한다. 예를 들어, 개별 세그먼트들 사이의 유동 경로의 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 2% 미만 또는 1% 미만이 작동 중에 제한될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가열 시스템(200)의 용기(202)는 적어도 3개의 세그먼트, 즉 제1 단부 세그먼트(212), 제2 단부 세그먼트(214), 및 제1 단부 세그먼트(212)와 제2 단부 세그먼트(214) 사이에 위치된 적어도 하나의 론처 세그먼트(216)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 단부 세그먼트(212, 214) 중 하나는 입구 개구(미도시)를 통해 복수의 물품이 적재된 캐리어를 수용하기 위한 도입 세그먼트로서 구성될 수 있다. 용기(202)의 특정 구성에 따라, 동일한 단부 세그먼트 또는 다른 단부 세그먼트가 용기의 출구 개구(도시되지 않음)로부터 적재된 캐리어의 제거를 용이하게 하기 위한 출구 세그먼트로서 구성될 수 있다.

용기(202)의 단부 세그먼트(212, 214)는 어떠한 론처도 포함하지 않고, 가열 시스템(200)의 론처 중 어느 것도 에너지를 단부 세그먼트(212, 214) 중 하나로 직접 방출하도록 구성되지 않는다. 대신, 론처(208A 내지 D)는 일반적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 론처 세그먼트(216)와 같은 하나 이상의 론처 세그먼트 안으로 에너지를 방출하도록 구성된다. 각각의 론처 세그먼트는 임의의 적절한 수의 론처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 각각의 론처 세그먼트는 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개 또는 적어도 8개의 개별 론처 및/또는 12개 이하, 10개 이하 또는 8개 이하의 개별 론처를 포함할 수 있다. 이 론처는 동일 측부 론처 및/또는 대향 론처로 배열될 수 있다. 용기(202)는 다수의 론처 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기(202)는 총 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 및/또는 8개 이하, 6개 이하, 5개 이하 또는 4개 이하의 론처 세그먼트를 단부 세그먼트들(212, 214) 사이에 포함할 수 있다.

일부 경우에, 특히 용기(202)가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 론처 세그먼트를 포함하는 경우, 론처 세그먼트의 총 길이는 용기(202)의 총 길이의 상당 부분을 구성할 수 있다. 예를 들어, 론처 세그먼트(들)의 총 길이 대 용기(202)의 총 길이의 비는 적어도 약 0.15:1, 적어도 약 0.20:1, 적어도 약 0.25:1, 적어도 약 0.30:1, 적어도 약 0.35:1, 또는 적어도 약 0.40:1 및/또는 약 0.75:1 이하, 약 0.70:1 이하, 약 0.65:1 이하, 약 0.60 이하:1, 약 0.55:1 이하, 약 0.50:1 이하, 또는 약 0.45:1 이하일 수 있다. 론처 세그먼트(들)의 총 길이는 첫 번째 론처 세그먼트의 리딩 플랜지로부터 마지막 론처 세그먼트의 트레일링 플랜지까지 측정될 수 있거나, 또는 플랜지가 없는 경우, 첫 번째 론처 세그먼트 내의 첫 번째 론처의 리딩 엣지로부터 마지막 론처 세그먼트 내의 마지막 론처의 트레일링 엣지까지 측정될 수 있다.

단부 세그먼트 및 론처 세그먼트 각각은 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 각각의 유형의 세그먼트의 단면 형상은 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 어떤 경우에는 론처 세그먼트 및 단부 세그먼트 모두 일반적으로 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성의 일 실시예가 도 4a에 도시된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 용기(202)는, 각각 대체로 직사각형 단면 형상을 갖는 2개의 단부 세그먼트(212, 214) 및 2개의 론처 세그먼트(216, 218)를 포함한다. 대안적으로, 론처 세그먼트(216, 218)는 일반적으로 직사각형 단면 형상을 가질 수 있는 반면, 단부 세그먼트는 일반적으로 원통형 또는 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성의 일 실시예가 도 4b에 도시되어 있으며, 용기(202)는, 각각 일반적으로 원형 또는 원통형 단면 형상을 갖는 2개의 단부 세그먼트(212, 214) 및 각각 일반적으로 직사각형 단면 형상을 가지고 있는 2개의 론처 세그먼트(216, 218)를 포함한다.

하나 이상의 론처 세그먼트는 다른 것들과 독립적으로 구성될 수 있어, 각각의 론처 세그먼트가 단부 세그먼트 및/또는 인접한 론처 세그먼트에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 가열 시험 사이에 하나 이상의 론처 세그먼트를 처리 용기에 추가하거나 이로부터 제거하여 확장되거나 단축된 처리 용기를 제공할 수 있으며, 이 처리 용기 내에서 또한 더 많거나 더 적은 론처로 저온 살균 또는 멸균을 수행할 수 있다. 더 많거나 더 적은 론처를 제공하는 것 외에도, 이러한 제거 가능성은 가동 중지 시간을 최소화하고 시스템의 운영 유연성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이제 도 5로 돌아가면, 가열 시스템(200)의 전자기 에너지 분배 시스템을 특히 예시하는 가열 시스템(200)의 용기(202)의 다른 개략도. 도 5는 특히 마이크로파 가열 시스템을 참조하여 논의되지만, 보다 일반적으로 전자기 복사 가열에 적용 가능하다는 점이 인식될 것이다.

도 5에 도시된 가열 시스템(200)은 일반적으로 용기(202), 마이크로파 에너지를 생성하기 위한 적어도 하나의 마이크로파 발생기(220), 및 마이크로파 에너지의 적어도 일부를 발생기(220)로부터 용기(202)로 지향시키기 위한 마이크로파 분배 시스템(222)을 포함한다. 마이크로파 분배 시스템(222)은 마이크로파 분배 시스템(222)으로부터 용기(202)로 마이크로파 에너지를 지향시키기 위한 4개의 론처(208A 내지 D)를 포함하는 것으로 도시된다.

추가적으로, 가열 시스템(200)은 용기(202) 내에서 하나 이상의 캐리어(226)를 수송하기 위한 적어도 하나의 이송 라인(224)을 포함한다. 적절한 유형의 이송 라인의 예는 플라스틱 또는 고무 벨트 컨베이어, 체인 컨베이어, 롤러 컨베이어, 플렉시블 또는 멀티 플렉싱 컨베이어, 와이어 메쉬 컨베이어, 버킷 컨베이어, 공압 컨베이어, 스크류 컨베이어, 트로프 또는 진동 컨베이어 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 임의의 적절한 수의 개별 이송 라인이 용기(202) 내에서 사용될 수 있고, 이송 라인(들)(224)은 용기(202) 내에 임의의 적절한 방식으로 배열될 수 있다.

일반적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 이송 라인(224)은 일반적으로 용기의 연장 축선에 평행한 이송 방향(228)으로 캐리어(226)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 이송 라인(224)은 용기(202)의 입구(230)로부터 멀어지고 용기(202)를 통해 출구(232)까지의 단일 전방 방향으로 캐리어(226)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 다른 경우에, 이송 라인(224)은 캐리어(226)를 전방 방향 및 전방 방향에 반대인 후방 방향으로 교대로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이송 라인(224)은 가열 시스템(200)의 배열에 의존하여, 예열, 가열, 홀딩 및/또는 냉각 단계의 적어도 일 부분 동안 용기(202)를 통해 상대적으로 연속적으로 캐리어(226)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이송 라인(224)은 예열, 가열, 홀딩 및/또는 냉각 단계의 적어도 일 부분 동안 용기(502)의 특정 부분 또는 세그먼트 내에서 캐리어를 정지시키도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 캐리어는 저온 살균 또는 멸균 공정의 다양한 부분 동안 교대로 움직이고 정지될 수 있다.

이송 라인(224)은 일반적으로 도 5에 도시된 바와 같이 단일 스택(single-stack) 구성으로 용기(202)를 통해 캐리어(226)를 운반하도록 구성될 수 있다. 즉, 이송 라인(224)은 캐리어(226)를 용기(202)를 통해 하나씩, 캐리어가 주어진 캐리어 위 또는 아래에 수직으로 적층되지 않은 상태로 이송할 수 있다. 캐리어(226)가 이송 라인(224)에 의해 이동되는 이송 경로의 전부(또는 실질적으로 전두) 또는 이송 라인(224) 자체는 수평일 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서 비제한적으로, 이송 라인(224) 또는 경로의 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 또는 전부는 수평에 약 10° 이내일 수 있다. 일부 경우에, 이송 경로의 전부(또는 실질적으로 전부)는 수평일 수 있다. 결과적으로, 이송 경로는 수직 또는 실질적으로 수직일 수 없다. 예를 들어, 상술된 실시예에서 비제한적으로, 이송 경로 또는 라인의 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 3% 이하 또는 0%는 수직의 약 10° 이내에 있을 수 있다. 일부 경우에, 이송 라인 또는 경로가 수직이 아닐 수 있다(또는 실질적으로 아닐 수 있음).

이제 도 6을 참조하면, 가열 시스템(200)의 대안적인 개략도가 제공된다. 가열 시스템(200)은 처리 용기(202)를 포함하고, 온도 제어 액체를 용기(202) 내로 전달하기 위한 온도 제어 시스템을 더 예시한다. 보다 구체적으로, 가열 시스템(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 가온된 액체를 용기(202)로 전달하기 위한 가열 루프(234) 및 냉각된 액체를 용기(202)로 전달하기 위한 냉각 루프(244)를 포함한다. 별도의 루프를 포함하는 것으로 도 6에 도시되어 있지만, 각각의 루프(234, 244)의 하나 이상의 요소가 통합되어 가온 또는 냉각된 액체를 용기에 전달할 수 있는 결합된 루프를 제공하는 것이 또한 가능하다. 가온된 액체와 냉각된 액체 사이의 온도 차이는 다양할 수 있지만, 일부 특정 경우에, 냉각된 액체는 가온된 액체보다 적어도 약 5℃, 적어도 약 10℃, 적어도 약 15℃, 적어도 약 20℃, 또는 적어도 약 25 더 차갑다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가열 루프(234)는 액체 출구(238)로부터 배출된 액체를 히터(240)로 순환시키기 위한 펌프(236)를 포함한다. 하나의 특정 실시예에서, 히터(240)는 액체를 가열하는 임의의 적절한 방법이 구현될 수 있지만 증기 또는 다른 고온 열 전달 유체와의 간접 열교환을 통해 액체를 데운다. 가온된 액체는 가온 액체 입구(242)를 통해 용기(202)로 복귀될 수 있다. 유사하게,도 6에 도시된 냉각 루프(244)는 용기(202)의 제2 액체 출구(248)로부터 회수된 액체를 냉각기(250)로 순환시키기 위한 펌프(246)를 포함하며, 이때 냉각기에서 액체가 냉각된다. 특정 구현에서, 용기(202)는 가열 루프(234)와 관련된 액체 출구(238) 및 냉각 루프와 관련된 액체 출구(248)가 동일하도록 하나의 출구만을 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이러한 구현에서, 유체를 가열 루프(234) 및 냉각 루프(244)로 전환하기 위한 추가 구성 요소가 공통 출구의 하류에 포함될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 냉각기(250)는 액체를 냉각하는 임의의 적절한 방법이 구현될 수 있지만, 냉각수 또는 다른 냉열 전달 유체와의 간접 열교환을 통해 액체를 냉각시킨다. 생성된 냉각 액체는 냉각 액체 입구(252)를 통해 용기(202)로 복귀될 수 있다. 일반적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 가온 액체 입구(252) 및 냉각 액체 입구(242)는 용기(202)의 양 단부들 근처에 위치될 수 있지만, 일반적으로 마이크로파 론처를 포함하는 동일한 용기 안으로 가온 또는 냉각 액체의 도입을 용이하게 하도록 구성된다. 따라서, 용기(202)는, 가능한 일 실시예에서, 온수를 사용하여 예열하고, 온수 및 마이크로파 에너지를 사용하여 저온 살균 또는 멸균하고, 온수를 사용하여 홀딩하고, 냉수를 사용하여 냉각할 수 있다.

특정 구현에서, 가열 루프(234)는 일반적으로 저온 살균 또는 멸균 공정의 예열, 가열 및, 적용 가능한 경우, 홀딩 단계 동안 작동될 수 있는 한편, 냉각 루프(244)는 주로 냉각 단계 동안 작동될 수 있다. 그러나, 가온 그리고 냉각 액체의 절대적 그리고 상대적 유량 및/또는 온도는 물품을 둘러싼 액체의 온도를 제어하기 위해 공정의 임의 단계 동안 언제든지 조정될 수 있다.

일부 경우에, 본 개시내용에 따른 가열 시스템은 공정의 예열, 가열, 홀딩(적용 가능한 경우) 또는 냉각 단계의 적어도 일 부분 동안 용기 내의 물품을 향해 가압된 유체의 제트를 방출하기 위한 하나 이상의 노즐을 추가로 포함할 수 있다 예를 들어, 도 7은 가열 시스템(200), 특히 용기(202)의 종방향 단면의 추가적인 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가열 시스템(200)은 유체를 용기(202) 안으로 배출하도록 결합되고 구성된 복수의 노즐(254A 내지 H)을 포함하는 유체 배출 시스템을 포함할 수 있다.

노즐(254A 내지 H)은 임의의 적절한 구성으로 배열될 수 있고, 일부 경우에 용기(202)의 둘레를 따라 하나 이상의 영역에 위치될 수 있다. 용기(202)의 상부 및 하부에 위치되는 것으로 도 7의 단면도에 도시되어 있지만, 하나 이상의 노즐이 또한 용기의 측단면을 따라 이격될 수 있고, 가압된 유체의 제트를 물품 및 용기의 연장 축선을 향해 배출하도록 구성될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

론처 커플링과 유사하게, 용기(202)는 용기(202)의 구성에 따라 연결되고 제거될 호스 및 노즐을 위한 연결 지점을 포함할 수 있고, 새로운 용기가 추가될 때 용기(202)가 용도 변경되는 경우, 추가되거나 또는 제거될 수 있다. 상술된 바와 같이, 용기(202)가 복수의 세그먼트를 포함하는 경우, 하나 이상의 노즐이 상이한 세그먼트에 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 단부 세그먼트들 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개 또는 9개 이상의 노즐을 포함할 수 있는 한편, 론처 세그먼트는 5개 이하, 4개 이하, 3개 이하, 2개 이하, 1개 이하 또는 0개의 노즐을 포함할 수 있다. 임의의 유형의 유체가 노즐로부터 배출될 수 있고, 하나 이상의 노즐이 하나 이상의 다른 노즐과 다른 유체를 배출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 일 단부 세그먼트에 있는 노즐의 일 부분은 가압된 가온 액체의 스트림을 이 세그먼트 안으로 배출하도록 구성될 수 있는 한편, 다른 단부 세그먼트는 가압된 냉각 액체의 스트림을 이 세그먼트 안으로 배출하도록 구성된 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 양 단부 세그먼트는 비록 동시에는 아니지만, 가온 및 냉각 액체 모두를 이들 세그먼트 안으로 배출하도록 구성된 노즐들을 포함할 수 있다.

본 개시내용에 따른 그리고 단일 처리 용기를 포함하는 가열 시스템의 작동은 이제 도 2 내지 7에 도시된 바와 같은 가열 시스템(200) 및 그 구성요소를 집합적으로 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 먼저, 빈 캐리어는 복수의 상이한 물품이 적재될 수 있다. 물품은 임의의 적합한 크기 및/또는 형상의 패키지를 포함할 수 있고, 임의의 음식 또는 음료, 임의의 의학적, 치과적, 제약적 또는 수의학적 유체, 또는 전자기 복사 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 한정되지 않는다. 특정 유형의 포장은 제한되지 않지만, 마이크로파 에너지와 같은 복사된 에너지를 사용하여 내용물의 가열을 용이하게 하기 위해 적어도 부분적으로 마이크로파 투과성이어야 한다.

다음으로, 적재된 캐리어는 입구(230)를 통해 용기(202) 내로 도입될 수 있다. 일부 경우에, 용기(202)는 동시에 5개 이하의 캐리어를 수용하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 용기(202)는 처리 중에 한 번에 3개 이하, 2개 이하 또는 1개의 캐리어만 수용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 용기(202)의 초기 구성은 다른 수의 캐리어를 수용하고, 캐리어를 쌓고, 그리고/또는 캐리어를 나란히 배치시키도록 적절하게 확장될 수 있다. 가열 시스템(200)이 확장됨에 따라 추가 캐리어를 처리하기 위한 용량이 증가될 수 있다.

일단 용기(202)에 들어가면, 캐리어에 적재된 물품은 가온 액체와의 접촉을 통해 예열될 수 있다. 접촉은 물품을 가압된 액체의 제트(예: 노즐(254A 내지 H)에 의해 용기(202) 안으로 배출되는 가압된 제트)로 분무하는 것, 물품을 가온 액체(예: 가열 루프(234)를 사용하여 유지되는 가온 액체 배스)에 잠기게 하는 것, 또는 물품에 분무하는 것 및 잠기게 하는 것 모두를 포함할 수 있다. 접촉이 분무 및 잠기게 하는 것 모두를 포함하는 경우, 분무 및 잠기게 하는 것의 적어도 일 부분이 동시에 발생될 수 있다. 다른 경우에, 물품의 분무는 잠김이 시작되기 전에 중지될 수 있다.

위에서 소개된 바와 같이, 분무 및 물에 잠김은 노즐(254A 내지 H) 및 보조 공급 라인(도시되지 않음), 가열 루프(234)의 펌프(236) 및 히터(240)의 제어, 및 유사한 시스템에 의해 제어된다. 무엇보다도, 용기(202) 내의 가온 액체의 온도는, 가온 액체의 유량, 가온 액체의 온도, 냉각 액체의 유량, 냉각 액체의 온도, 가온 액체와 냉각 액체 사이의 상대 유량(또는 유량 차이), 및 가온 액체와 냉각 액체 사이의 상대 온도(또는 온도 차이) 중 적어도 하나를 조정하여 제어될 수 있다. 특정 구현에서, 전자기 에너지를 사용하여 가열하기 전에 캐리어 내의 물품을 예열하기 위해 예열 액체 온도를 달성하도록 이러한 파라미터 중 하나 이상이 조정될 수 있다. 예를 들어 제한 없이, 상술된 매개 변수는 물품을 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 온도로 예열하기 위해서 사용될 수 있다.

일부 경우에, 캐리어는 예열 단계의 적어도 일 부분 동안 정지 상태로 유지될 수 있는 한편, 다른 경우에, 캐리어는 예열 동안 이송 라인(224)을 따라 이동될 수 있다. 움직일 때, 캐리어는 이송 라인(224)을 따라 전후 방향으로 용기(202)를 통해 이동될 수 있다. 일부 경우에, 캐리어는 예열의 일 부분 동안(예를 들어, 물품에 가온 액체가 분무될 때) 정지될 수 있고, 예열의 다른 부분 동안(예를 들어, 물품에 분무되지 않을 때) 이동될 수 있다.

물품이 실질적으로 균일한 온도를 달성하면, 물품은 다음으로 상술된 바와 같이 저온 살균 또는 멸균 가열 단계를 거칠 수 있다. 가열 단계 동안, 캐리어는 마이크로파 에너지와 같은 에너지를 용기 내의 물품 쪽으로 방출하는 론처 중 하나 이상을 지나 적어도 하나의 이송 방향으로 이동될 수 있다. 일부 경우에, 캐리어는 용기를 통해 앞뒤로 이동되어 각각의 론처를 1회 이상 지나갈 수 있다. 캐리어 이동의 가능한 "전후" 패턴의 일 실시예가 미국 특허 출원 제15/921,921호에서 상세히 설명되며, 이 전체 내용은 본 개시 내용과 불일치되지 않는 정도로 본원에 인용되어 포함된다.

론처(208a 내지 d) 중 하나 이상을 통과한 후, 캐리어의 물품은 "체류" 시간에 노출될 수 있으며, 이 시간에 물품이 열적으로 평형을 이루도록 허용되는 가운데, 방전된 에너지가 중지(또는 최소 약 5 kW 이하, 약 2 kW 이하 또는 약 1 kW 이하로 감소)된다. 캐리어는 각 체류 시간의 전체 또는 일 부분 동안 움직이거나 움직이지 않을 수 있다. 체류 시간은 다양할 수 있지만, 어떤 특정 구현에서 체류 시간은 적어도 약 30초, 적어도 약 1분, 적어도 약 2분, 또는 적어도 약 5분 및/또는 약 10분 이하, 약 8분 이하, 또는 약 5분 이하일 수 있다. 체류 시간은 목표 온도에 도달될 때까지 에너지 방출 기간과 교대될 수 있다.

가열 단계 동안, 용기(202) 내의 물품을 둘러싸는 액체의 온도는 예열 단계와 관련하여 상술된 것과 유사한 방식으로 용기(202) 안으로 도입된 가온되고 그리고/또는 냉각된 액체의 절대적 그리고/또는 상대적 유량을 조정함으로써 제어될 수 있다. 가열 단계 동안, 액체의 온도는 변할 수 있으나, 적어도 특정 비제한적인 실시예에서, 액체의 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. 일부 경우에, 전자기 가열 동안, 액체의 온도는 캐리어 또는 캐리어에 있는 품목의 목표 온도보다 적어도 약 1, 적어도 약 2, 적어도 약 5, 또는 적어도 약 8℃ 및/또는 약 20 이하, 약 15 이하, 약 10 이하, 또는 약 8℃ 이하로 더 차가운 온도로 유지될 수 있다.

일부 경우, 특히 가열되는 물품이 멸균되거나 또는 저온 살균될 때, 캐리어는 가열 단계가 완료된 후 홀딩 단계를 거칠 수 있다. 하나의 예시적인 홀딩 단계 동안, 약 5kW 미만의 마이크로파 에너지(마이크로파 에너지 없음을 포함)가 용기 안으로 방출되고, 물품 각각의 가장 차가운 부분의 온도가 홀딩 기간 동안 최소 목표 온도 이상으로 유지될 수 있다. 캐리어는 홀딩 기간의 전부 또는 일 부분 동안 용기(202) 내에서 앞뒤로 이동될 수 있거나, 캐리어는 홀딩 기간의 전부 또는 일 부분 동안 정지 상태로 유지될 수 있다. 추가적으로, 일부 경우에, 가압된 유체의 제트가 홀딩 기간 동안 물품 쪽으로 방출될 수 있다(예를 들어, 노즐(254A 내지 H)을 사용). 다른 경우에, 제트가 사용되지 않고 그리고/또는 물품이 대신 액체 수조에 잠길 수 있다. 가압된 유체의 제트를 활용하는 응용에서, 물품의 열 교환 및 유지를 최적화하기 위해 물품에 분무될 수 있으며, 제어는 노즐(254A 내지 H)로부터 액체의 온도, 압력 및/또는 유동을 변경함으로써 달성된다.

홀딩 단계 후(또는, 홀딩 단계가 생략된 경우 가열 단계 후), 물품은 물품의 온도를 낮추기 위해 냉각 단계에 노출될 수 있다. 냉각하는 동안, 캐리어는 정지되어 있거나 움직일 수 있거나, 또는 일정 시간 동안 정지하고 일정 시간 동안 움직일 수 있다.

특정 구현에서, 냉각 단계는 물품을 액체에 담그는 것을 포함할 수 있으며, 냉각 단계 동안 물품을 냉각하기 위해서 사용되는 액체의 온도는 도 6의 문맥에서 이전에 상세히 설명된 바와 같이 가열 및/또는 냉각 루프(234, 244)를 사용하여 제어될 수 있다. 격리된 예열, 가열 및 냉각 구역을 사용하는 대규모 시설과 달리, 여기에서 논의된 예열, 가열 및 냉각 단계는 모든 세그먼트가 다른 모든 세그먼트에 개방된 단일 용기에서 수행될 수 있다. 결과적으로, 냉각 단계 동안 냉각수가 용기(202) 안으로 도입될 때, 예열 및/또는 가열 구역에서 액체의 온도는 또한 감소될 수 있다. 예를 들어, 이러한 감소는 냉각 단계 동안 적어도 약 5℃, 적어도 약 10℃, 적어도 약 15℃, 또는 적어도 약 20℃일 수 있다. 일부 경우에, 용기(202) 내의 액체 매체의 최소 온도와 최대 온도 사이의 차이는 특정 범위 내에서 유지된다. 예를 들어, 일 구현에서, 용기(202) 전체에 걸친 액체 매체의 최대 온도와 최소 온도 사이의 차이는 약 20℃ 미만일 수 있다. 다른 경우에, 액체 매체의 최소 온도와 최대 온도 사이의 차이가 저온 살균 또는 멸균의 적어도 일 부분 동안 적어도 약 20℃가 될 수 있도록 온도 구배가 존재할 수 있다. 냉각 작업을 위해 담그고 분무하는 작업의 조합이 사용될 수 있다.

냉각 후, 저온 살균 또는 멸균된 물품은 용기(202)로부터 제거될 수 있다. 용기로부터 제거된 물품은 원하는 수준으로 저온 살균 또는 멸균되기 위해 원하는 수준의 미생물 치사율을 나타낼 수 있다. 예를 들어 비제한적으로, 물품이 멸균될 경우, 물품 각각의 가장 차가운 부분은, ASTM F-1168-88 (1994)에 따라 측정될 때, 적어도 약 1분, 적어도 약 1.5분, 적어도 약 1.75분, 적어도 약 2분, 적어도 약 2.25분, 적어도 약 2.5분, 적어도 약 2.75분, 적어도 약 3분, 적어도 약 3.25분, 또는 적어도 약 3.5분 및/또는 약 10분 이하, 약 8분 이하, 약 6분 이하, 약 4분 이하, 약 3.75분 이하, 약 3.5분 이하, 약 3.25분 이하, 약 3분 이하, 약 2.75분 이하, 약 2.5분 이하, 약 2.25분 이하, 또는 약 2분 이하의, 18℉의 a z 값으로 250℉ (121.1℃)에서 측정된 클로스트리듐 보툴리눔의 최소 미생물 치사율(F0)을 달성할 수 있다.

유사하게, 예를 들어 비제한적으로, 물품이 저온 살균될 경우, 물품 각각의 가장 차가운 부분은, 적어도 약 5 분, 적어도 약 5.5분, 적어도 약 6분, 적어도 약 6.5분, 적어도 약 7분, 적어도 약 7.5분, 적어도 약 8분, 적어도 약 8.5분, 적어도 약 9분, 적어도 약 9.5분, 적어도 약 10분, 적어도 약 10.5분, 적어도 약 11분, 또는 적어도 약 11.5분의, 6℃의 a z 값으로 90℃에서 측정된 살모넬라 또는 대장균(살균되는 식품에 따라 다름)의 미생물 치사율(F)을 달성할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 살모넬라 또는 대장균의 미생물 치사율은 ASTM F-1168-88 (1994)에 따라 측정될 때, 약 20분 이하, 약 19분 이하, 약 18분 이하, 약 17분 이하, 또는 약 16분 이하일 수 있다.

상술된 바와 같이 단일 용기에서 처리될 때, 용기 내의 캐리어 각각은 실질적으로 예열, 가열, 홀딩(해당되는 경우) 및 냉각 단계 모두 동안 단일 스택 구성으로 유지된다. 예를 들어, 각 캐리어는 예열, 가열, 홀딩(적용 가능한 경우) 및 냉각 단계의 적어도 약 85, 적어도 약 90, 적어도 약 95 또는 100 동안 단일 스택 구성으로 유지된다. 추가적으로, 캐리어는 또한 상술된 바와 같이 실질적으로 수평인 이송 경로로 이동되고, 따라서, 예열, 가열, 홀딩(적용 가능한 경우) 및 냉각 단계 각각에 대해 일반적으로 동일한 수직 높이로 유지된다. 예를 들어, 일부 경우에 캐리어는 전체 저온 살균 또는 멸균 공정 동안 5 피트, 3 피트, 2 피트 또는 1 피트의 동일한 수직 높이 이내에 머물러 있다. 이것은 물품이 수직으로 이동되는 일부 상업용 시스템과는 대조적이다.

본원에서 설명된 단일 용기 마이크로파 가열 시스템은, 예를 들어 실험실 또는 파일럿 규모 생산과 같은 소규모 생산에 적합할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 단일 용기 시스템은 분당 약 25개 이하, 약 20개 이하, 약 15개 이하, 약 10개 이하, 또는 약 5개 이하의 패키지의 전체 생산 속도를 위해 구성될 수 있다. 일부 경우에, 용기의 총 부피는 적어도 약 50, 적어도 약 100, 적어도 약 150, 적어도 약 200, 또는 적어도 약 250 입방 피트 및/또는 약 500 이하, 약 450 이하, 약 400 이하, 약 350 이하, 약 300 이하, 또는 약 275 입방 피트 이하일 수 있다.

다양한 가능한 실시형태에 따르면, 가열 시스템의 전체 생산 속도는, 예를 들어 전술된 단일 용기에 적어도 하나의 추가 용기를 부착하여 결합된 처리 유닛을 제공함으로써 증가될 수 있다. 다음으로, 결합된 처리 유닛은 제품의 추가 저온 살균 또는 멸균을 위해 활용될 수 있으며, 공정의 일 부분은 원래 단일 용기에서 수행되고 공정의 일 부분은 새로 추가된 용기에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 새로운 용기는 예열 및/또는 냉각 단계의 적어도 일 부분에 대해서 사용될 수 있는 반면, 가열 단계는 원래의 단일 용기에서 수행될 수 있다. 다른 구성이 가능하고, 여러 구현에 대한 추가 세부 사항은 아래에서 더 자세히 논의된다.

적어도 하나의 추가 처리 용기가 원래의 처리 용기에 부착되는 경우, 부착은 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 용기는 플랜지에 의해서 부착되거나, 또는 함께 용접될 수 있다. 용기는 게이트 밸브 또는 압력 잠금장치(미국 특허 제9,357,590호에 설명됨)에 의해 격리될 수 있거나, 그렇지 않으면 서로 유체적으로 격리 가능할 수 있다. 일부 경우에, 용기들 사이에 사용되는 격리 디바이스 각각은 용기들 사이의 유동 경로의 일부 백분율, 예를 들어, 용기들 사이의 유동 경로의 적어도 약 40, 적어도 약 45, 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, 또는 전부(즉, 100%)를 제한하도록 구성될 수 있다.

결합된 프로세스 유닛의 일 실시예가 도 8에 도시된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 결합된 처리 유닛(800)은, 용기(202) 및 론처(208A 내지 D)를 포함하는 원래의 가열 시스템(200) 및 원래의 용기(202)의 단부(204A)에 부착된 새로운 용기(802)(축척에 따르지 않음)를 포함한다. 작동 중에, 예열 및/또는 냉각 단계의 전부 또는 일 부분은 적절한 배관 및 노즐(미도시)이 연결된 새로운 용기(802)에서 수행될 수 있으며, 가열 단계는 원래 용기(202)에서 수행될 수 있으며, 원래 용기는 여기에 연결된 다양한 론처(208A 내지 D)를 포함한다. 다른 실시예에서, 냉각 단계는 새로운 용기(802)에서 수행될 수 있는 한편, 예열, 가열 및 홀딩 단계는 원래 용기(202)에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 냉각 단계뿐만 아니라, 예열 단계의 전부 또는 일 부분은 새로운 용기(802)에서 수행될 수 있으며, 이는 캐리어가 먼저 예열을 위해 새로운 용기(802)에 배치되고, 가열 및 홀딩을 위해 원래 용기(202)로 이동되고, 다음으로 냉각을 위해 새로운 용기(802)로 되돌아가는 것을 포함할 수 있다.

새로운 용기(802)와 원래 용기(202)는 처리 중에 서로 유체적으로 격리되거나 격리되지 않을 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서 격리 디바이스(804)는 새로운 용기(802)와 원래 용기(202) 사이에 배치될 수 있다. 격리 디바이스(804)는 새로운 용기(802)와 원래 용기(202)를 적어도 부분적으로 격리하는 게이트, 밸브, 도어 또는 유사한 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 특정 구현에서, 격리 디바이스(804)는 새로운 용기(802)와 원래 용기(202) 사이의 유체 교환을 방지하거나 줄일 수 있다. 다른 구현에서, 격리 디바이스(804)는 새로운 용기(802)와 원래 용기(202) 사이에서 적재된 캐리어의 통과를 선택적으로 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 격리 디바이스는 캐리어의 통과를 허용하거나 방지하기 위해 선택적으로 열리거나 닫힐 수 있는 게이트, 플랩 또는 도어일 수 있다.

캐리어는 처리 단계 동안 각각의 용기에서 정지 상태를 유지하거나, 예열, 가열, 홀딩(해당되는 경우) 및 냉각 단계 중 하나 이상의 전체 또는 일 부분 동안 단일 용기 내에서 또는 두 용기 사이에서 이동될 수 있다. 원래 용기(202) 및/또는 새로운 용기(802)는 동일하거나 상이한 압력으로 구성되고 작동될 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 새로운 용기(802)에서 수행되는 단계(들)의 압력은 원래 용기(202)에서 수행되는 단계(들)와 적어도 5, 적어도 8, 적어도 10 또는 적어도 12 psig 상이하다. 다른 경우에, 새로운 용기(802)에서 수행되는 단계(들) 또는 원래 용기(202)에서 수행되는 단계(들)는 서로 5 미만, 3 미만 또는 2 psig 미만 상이하다.

이제 도 9를 참조하면, 결합된 처리 유닛(900)의 다른 실시예가 도시된다. 도 9에 도시된 실시형태에서, 2개의 새로운 용기(902, 904)가 전자기 가열 시스템(200)의 양쪽에, 보다 구체적으로 용기(202)의 용기(202)의 양쪽에 추가된다. 다시 새로운 용기(902, 904)는 원래 용기(202)와 비교해서 축척에 따르지 않는다.

도 9에 도시된 실시형태에서, 2개의 새로운 용기가 원래의 가열 시스템(200)의 각 단부에, 보다 구체적으로 처리 용기(202)의 단부(204A, 204B)에 부착된다. 도 8의 결합된 처리 유닛(800)과 유사하게, 격리 디바이스(906, 908)는 원래 용기(202)와 각각의 새로운 용기(902, 904) 사이에 배치될 수 있다. 작동 시, 도 9에 도시된 결합된 처리 유닛은 새로운 용기들 중 첫 번째(902)에서 예열 단계의 적어도 일 부분을, 원래 용기(202)에서 가열 단계를, 그리고 새로운 용기들 중 두 번째(904)에서 냉각 단계의 적어도 일 부분을 수행할 수 있다. 일부 경우에, 온도 변화 및 에너지 비용을 최소화하기 위해 냉각이 수행되는 용기(904)를 격리하는 것이 유리할 수 있다. 노즐 및 배관(미도시)은 수행될 예열 및 냉각 작업의 배치를 위해 필요에 따라 새로운 단부 용기(902, 904)에 연결될 수 있으며, 이 작업은 분무 및 물에 잠김을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 시스템의 전체 생산 속도는 단일 용기 시스템보다 더 클 수 있고, 예를 들어, 대규모 실험실 규모, 파일럿 규모 또는 생산 규모일 수 있다. 일부 경우에, 이러한 확장된 시스템의 생산 속도는 분당 적어도 약 15개, 적어도 약 20개, 적어도 약 25개, 또는 적어도 약 30개 및/또는 약 40개 이하, 약 35개 이하, 약 30개 이하 또는 약 25개 이하의 패키지일 수 있다. 전체적으로, 도 8 및 도 9에 도시된 결합된 처리 유닛의 부피는 변할 수 있지만, 특정 비제한적 구현에서, 적어도 약 300, 적어도 약 350, 적어도 약 400, 적어도 약 450, 적어도 약 500, 적어도 약 550, 적어도 약 600, 적어도 약 650, 또는 적어도 약 700 입방 피트 및/또는 약 1200 이하, 약 1100 이하, 약 1000 이하, 약 900 이하, 또는 약 850 입방 피트 이하일 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 결합된 처리 유닛을 형성한 후 (또는 일부 경우에, 상술된 바와 같이 단일 용기 유닛에서 작동 직후), 더 많은 처리 용기를 추가하여 가열 시스템을 더욱 확장할 수 있다. 다시, 더 많거나 더 큰 중복 장비를 추가하는 기존의 확장과 달리, 본 발명의 시스템에 새로운 용기를 추가하면 용기의 작동이 변경되어 공정이 더 효율적이고, 비용이 적게 들도록 한다. 일부 경우에, 추가 예열, 홀딩 및 냉각 용기가 추가되어, 도 2 내지 도 9와 관련하여 상술된 소규모 가열 시스템이, 미국 특허 제9,357,590호에 설명된 것과 유사한 상업용 규모의 유닛으로 변환될 수 있다.

여러 개의 새로운 용기를 원래의 단일 용기 가열 시스템에 부착하여 조립된 상업용 규모의 가열 시스템(1000)의 일 실시예가 도 10에 도시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상업용 규모의 가열 시스템(1000)은 원래의 가열 시스템(200)의 기능 및 용량을 확장하기 위해 원래의 가열 시스템(200)에 결합된 다양한 추가 상류 용기 및 하류 용기를 구비하는 원래의 가열 시스템(200)을 포함한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 특정 시스템(1000)에서, 추가 용기는 가열 시스템(200)의 용기(202) 상류에 있는 예열 용기(1002) 및 압력 잠금장치(1004)를 포함한다. 시스템(1000)은 용기(202)의 하류에 있는 홀드 용기(1006), 고압 냉각 용기(1008), 압력 잠금장치 용기(1010) 및 저압 냉각 용기(1012)를 더 포함한다. 따라서, 시스템(200)은 예열, 가열, 홀딩 및 냉각 기능을 제공하도록 구성되지만, 가열 기능을 제외한 모든 기능은 대신 시스템(1000)의 새로운 용기(1002 내지 1012)로 넘겨진다. 이렇게 함으로써 증가된 용량, 및 예열, 홀딩 및 냉각 기능의 추가적인 커스텀화가 가능하다.

도 11을 참조하여, 본 명세서에서 설명된 다양한 시스템, 공정 및 방법을 구현할 수 있는 하나 이상의 컴퓨팅 유닛을 가지는 예시적인 컴퓨팅 시스템(1100)의 개략도가 제공된다. 예를 들어, 예시적인 컴퓨팅 시스템(1100)은 무엇보다도 도 1의 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 있다는 점이 이해될 것이다.

컴퓨터 시스템(1100)은 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위해 컴퓨터 프로그램 제품을 실행할 수 있는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 데이터 및 프로그램 파일은 컴퓨터 시스템(1100)에 입력될 수 있고, 컴퓨터 시스템은 파일을 읽고 프로그램을 실행한다. 하나 이상의 하드웨어 프로세서(1102), 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(1104), 하나 이상의 메모리 디바이스(1108) 및/또는 하나 이상의 포트(1108 내지 1112)를 포함하는 컴퓨터 시스템(1100)의 요소 중 일부가 도 11에 도시된다. 또한, 당업자에 의해 이해될 다른 요소가 컴퓨팅 시스템(1100)에 포함될 수 있지만, 도 11에 명시적으로 도시되거나 또는 본원에서 추가로 논의되지 않는다. 컴퓨터 시스템(1100)의 다양한 요소는 하나 이상의 통신 버스, 지점 대 지점간 통신 경로, 또는 도 11에 명시적으로 도시되지 않은 다른 통신 수단을 통해 서로 통신할 수 있다.

프로세서(1102)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(1102)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(1102)가 있을 수 있다.

컴퓨터 시스템(1100)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)(1104)에 저장되고, 메모리 디바이스(들)(1106)에 저장되고, 그리고/또는 포트(1108 내지 1112) 중 하나 이상을 통해 통신되는 소프트웨어에서 선택적으로 구현되어, 이에 의해, 도 11에 도시된 컴퓨터 시스템(1100)을 본원에서 설명된 작동을 구현하기 위한 특수 목적 기계로 변환한다. 컴퓨터 시스템(1100)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(1104)는, 애플리케이션 프로그램 및 컴퓨팅 시스템(1100)의 다양한 구성 요소를 관리하는 운영 체제(OS) 모두의 명령을 포함할 수 있는, 컴퓨터 프로세스를 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령과 같이 컴퓨팅 시스템(1100) 내에서 발생되거나 이용되는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 비휘발성 데이터 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(1104)는 비제한적으로 자기 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 플래시 드라이브 등을 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(1104)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(1106)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(1104) 및/또는 메모리 디바이스(1106)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 점이 이해될 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(1100)은 다른 컴퓨팅, 네트워크 또는 유사한 디바이스와 통신하기 위하여, 입력/출력(I/O) 포트(1108), 통신 포트(1110), 및 서브 시스템 포트(1112)와 같은 하나 이상의 포트를 포함한다. 포트(1108 내지 1112)가 결합되거나 격리될 수 있고 더욱 많거나 더욱 적은 포트가 컴퓨터 시스템(1100)에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

I/O 포트(1108)는 I/O 디바이스 또는 다른 디바이스에 연결될 수 있고, 이에 의해 정보가 컴퓨팅 시스템(1100)으로부터 입력되거나 이로부터 출력된다. 이러한 I/O 디바이스는 하나 이상의 입력 디바이스, 출력 디바이스 및/또는 환경 변환기 디바이스를 제한 없이 포함할 수 있다.

하나의 구현에서, 입력 디바이스는 사람의 음성, 물리적 움직임, 물리적 접촉 또는 압력 등과 같은 사람이 발생시킨 신호를 I/O 포트(1108)를 통해 컴퓨팅 시스템(1100) 내로의 입력 데이터로서 전기 신호로 변환한다. 유사하게, 출력 디바이스는 I/O 포트(1108)를 통해 컴퓨팅 시스템(1100)으로부터 수신된 전기 신호를 소리, 빛 및/또는 터치와 같이 사람에 의해 출력으로서 감지될 수 있는 신호로 변환할 수 있다. 입력 디바이스는 I/O 포트(1108)를 통해 프로세서(1102)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 한정되지 않는 다른 유형의 사용자 입력 디바이스일 수 있다. 출력 디바이스는 디스플레이, 터치 스크린, 스피커, 촉각 및/또는 햅틱 출력 디바이스 등을 제한 없이 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(1108)를 통해 컴퓨팅 시스템(1100) 내로의 입력 또는 이로부터의 출력을 위해 한 형태의 에너지 또는 신호를 다른 형태의 에너지 또는 신호로 변환한다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1100) 내에서 발생된 전기 신호는 다른 유형의 신호로 변환될 수 있고 그리고/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(1100)에 대해 근거리 또는 원거리에 있는 환경의 특성 또는 양태를 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(1100)에 대해 근거리 또는 이로부터 원거리에 있는 환경에 일부 효과를 부과하는 신호를 발생시킬 수 있다.

하나의 구현에서, 통신 포트(1110)는 네트워크에 연결될 수 있고, 이를 통해, 컴퓨터 시스템(1100)은 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템을 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 의해 결정된 정보 및 네트워크 구성 변경을 전송하는 데 유용한 네트워크 데이터를 수신할 수 있다. 다르게 말하면, 통신 포트(1110)는 하나 이상의 유선 또는 무선 통신 네트워크 또는 연결을 통해 컴퓨팅 시스템(1100)과 다른 디바이스 사이에서 정보를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 하나 이상의 통신 인터페이스 디바이스에 컴퓨터 시스템(1100)을 연결한다. 이러한 네트워크 또는 연결의 예는 범용 직렬 버스(USB), 이더넷, WiFi, Bluetooth®, 근거리 무선 통신(NFC), 롱텀 에볼루션(LTE) 등을 제한 없이 포함한다. 하나 이상의 이러한 통신 인터페이스 디바이스는 지점 대 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(1110)를 통해 이용될 수 있다. 또한, 통신 포트(1110)는 전자기 신호 전송 및/또는 수신을 위한 안테나와 통신할 수 있다.

컴퓨터 시스템(1100)은 하나 이상의 서브 시스템의 작동을 제어하고 컴퓨터 시스템(1100)과 하나 이상의 서브 시스템 사이에서 정보를 교환하도록 하나 이상의 서브 시스템과 통신하기 위한 서브 시스템 포트(1112)를 포함할 수 있다. 이러한 서브 시스템의 예는, 비제한적으로, 이미징 시스템(예: 적외선 또는 기타 온도 관련 이미징 시스템), 가열 시스템 또는 관련 장비의 양태를 제어하기 위한 모터 컨트롤러 및 시스템, 연료 전지 또는 기타 에너지 저장 시스템 또는 제어부, 조명 시스템, 환경 제어부 등을 포함한다.

그러나, 도 11에서 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 점이 이해될 것이다.

본 개시내용의 이해를 향상시키기 위해 다수의 실시예가 본원에서 제공된다. 특정 세트의 설명은 다음과 같이 제공된다. 이러한 설명은 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 "갖는" 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, 구성이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기술되면, 구성은 A 단독; B 단독; C 단독; A와 B의 조합; A와 C의 조합; B와 C의 조합; 또는 A, B 및 C의 조합을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 일반적으로 사용되는 "약", "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어는 측정의 특성 또는 정밀도를 감안할 때 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 모든 경우에서 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 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 포함하고 사이의 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다.

모든 백분율 및 비율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다. 모든 백분율 및 비율은 달리 표시되지 않는 한 화합물 또는 조성물의 전체 중량를 기준으로 계산된다.

본 개시내용이 다양한 구현을 참조하여 설명되었지만, 이러한 구현이 예시적이고 본 개시내용의 범위가 이에 제한되지 않는다는 점이 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.

상술된 바로부터, 특정 구현이 예시되고 설명되었지만, 당업자에게 명백한 바와 같이 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 만들어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 이러한 변경 및 수정은 첨부된 청구범위에서 한정된 본 개시내용의 범위 및 교시 내에 있다.

Claims (20)

1. 전자기 복사 가열 시스템에서 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 방법으로서,
   (a) 제1 처리 용기에서 제1 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계로서, 제1 가온 액체로 상기 제1 그룹의 물품을 예열하는 단계, 전자기 복사 에너지를 사용하여 상기 제1 그룹의 물품을 가열하는 단계, 및 제1 냉각 액체로 상기 제1 그룹의 물품을 냉각하는 단계를 포함하는, 단계;
   (b) 결합된 처리 유닛을 형성하기 위해 상기 제1 처리 용기에 제2 처리 용기를 부착하는 단계; 및
   (c) 상기 결합된 처리 유닛에서 제2 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계로서, 제2 가온 액체로 상기 제2 그룹의 물품을 예열하는 단계, 전자기 복사 에너지를 사용하여 상기 제2 그룹의 물품을 가열하는 단계, 및 상기 제1 냉각 액체와 다른 제2 냉각 액체로 상기 제2 그룹의 물품을 냉각하는 단계를 포함하는, 단계를 포함하되,
   단계 (c)의 상기 저온 살균 또는 멸균하는 단계 동안, 상기 가열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제1 처리 용기에서 수행되고, 상기 예열하는 단계 및 상기 냉각하는 단계 중 적어도 하나의 적어도 일 부분은 상기 추가적 처리 용기에서 수행되는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   단계 (b)의 상기 부착하는 단계는 상기 제2 처리 용기를 상기 제1 처리 용기의 일 단부에 부착하는 단계 및 제3 처리 용기를 상기 제1 처리 용기의 반대쪽 단부에 부착하는 단계를 포함하고,
   단계 (c)의 상기 저온 살균 또는 멸균하는 단계 동안, 상기 가열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제1 처리 용기에서 수행되고, 상기 예열하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제2 처리 용기에서 수행되고, 상기 냉각하는 단계의 적어도 일 부분은 상기 제3 처리 용기에서 수행되는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리 용기는 제1 단부 세그먼트, 제2 단부 세그먼트, 및 상기 제1 단부 세그먼트와 제2 단부 세그먼트 사이에 있는 적어도 하나의 론처(launcher) 세그먼트를 포함하고, 상기 론처 세그먼트는 상기 가열하는 단계 동안 상기 제1 처리 용기 안으로 상기 전자기 복사 에너지를 방출하는 론처 쌍을 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 단부 세그먼트 및 상기 제2 단부 세그먼트는 론처를 포함하지 않는, 방법.
5. 제1항에 있어서,
   단계 (a)의 상기 저온 살균 또는 멸균하는 단계 전에, 상기 제1 그룹의 물품을 제1 캐리어에 적재하고, 단계 (a)에서 상기 제1 캐리어의 상기 제1 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계; 및
   단계 (c)의 상기 저온 살균 또는 멸균하는 단계 전에, 상기 제2 그룹의 물품을 제2 캐리어에 적재하고, 상기 제2 캐리어의 상기 제2 그룹의 물품을 저온 살균 또는 멸균하는 단계들 더 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리 용기는 단계 (a) 및 단계 (c)의 상기 가열하는 단계의 적어도 일 부분 동안 액체로 적어도 부분적으로 채워지는, 방법.
7. 제1항에 있어서, 단계 (a)의 상기 예열하는 단계, 상기 가열하는 단계, 및 상기 냉각하는 단계 각각 동안 상기 제1 그룹의 물품을 둘러싸는 압력은 단계 (a)의 상기 예열하는 단계, 상기 가열하는 단계 및 상기 냉각하는 단계 중 나머지의 각각의 10 psig 이내인, 방법.
8. 복수의 물품을 저온 살균 또는 멸균하기 위한 전자기 가열 시스템으로서,
   복수의 물품이 적재된 캐리어를 수용하기 위한 처리 용기로서,
   제1 단부;
   상기 제1 단부로부터 이격되고 사이에 챔버를 획정하는 제2 단부로서, 상기 처리 용기의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 중 적어도 하나는 상기 처리 용기에 상기 캐리어를 도입하고 상기 처리 용기로부터 상기 캐리어를 제거하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 개구를 포함하는, 상기 제2 단부;
   가온 액체를 상기 챔버로 도입하기 위한 가온 액체 입구;
   냉각 액체를 상기 챔버로 도입하기 위한 냉각 액체 입구;
   상기 챔버의 적어도 일 부분을 통해 상기 캐리어를 이동시키기 위한 이송 라인; 및
   전자기 에너지를 상기 챔버 안으로 방출하기 위한 2개의 론처를 포함하는, 상기 처리 용기를 포함하되,
   상기 처리 용기는 상기 물품을 예열하는 단계, 전자기 에너지로 상기 물품을 가열하는 단계, 상기 물품을 냉각하는 단계 각각을 위한 액체 채움식 용기로 구성되는, 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 론처는 전자기 에너지를 상기 챔버 안으로 방출하기 위한 복수의 론처 중 2개이며, 상기 복수의 론처는 3개 이상의 론처를 포함하는, 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 론처들은 상기 처리 용기의 동일한 측부에 위치되는, 시스템.
11. 제8항에 있어서, 상기 론처들은 상기 처리 용기의 대향 측부들에 위치되는, 시스템.
12. 제8항에 있어서, 상기 처리 용기는 상기 예열하는 단계 및 상기 냉각하는 단계 중 적어도 하나 동안 상기 챔버 안으로 가압된 액체의 제트를 방출하기 위한 복수의 노즐을 더 포함하는, 시스템.
13. 제8항에 있어서, 상기 이송 라인은 반대인 제1 수평 이송 방향 및 제2 수평 이송 방향으로 상기 물품을 이송하도록 구성되는, 시스템.
14. 제8 항에 있어서,
    상기 처리 용기는 제1 단부 세그먼트, 상기 제1 단부 세그먼트 반대편의 제2 단부 세그먼트, 및 상기 제1 단부 세그먼트와 상기 제2 단부 세그먼트 사이의 론처 세그먼트를 포함하고,
    상기 예열하는 단계의 일 부분은 상기 제1 단부 세그먼트에서 수행되고,
    상기 냉각하는 단계의 일 부분은 상기 제2 단부 세그먼트에서 수행되고,
    상기 가열하는 단계의 일 부분은 상기 론처 세그먼트에서 수행되는, 시스템.
15. 제8항에 있어서, 상기 처리 용기는 적어도 2개의 론처 세그먼트를 포함하는, 시스템.
16. 제8항에 있어서, 상기 처리 용기는 추가 용기에 결합되도록 구성되고, 상기 추가 용기에 결합될 때, 상기 처리 용기의 예열 기능 및 냉각 기능 중 적어도 하나를 비활성화하도록 구성되는, 시스템.
17. 복수의 물품을 가열하는 방법으로서,
    제1 처리 용기 및 제2 처리 용기 각각을 통해 복수의 물품을 이송하는 단계로서,
    상기 제1 처리 용기는 제1 예열 구역, 상기 제1 예열 구역에 이어지는 가열 구역, 및 상기 가열 구역에 이어지는 제1 냉각 구역 각각을 포함하고,
    상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역 및 제2 냉각 구역 중 하나를 포함하는, 단계;
    상기 물품을 가온 액체에 노출시킴으로써 상기 제1 예열 구역 및 상기 제2 예열 구역 중 하나에서 상기 물품을 예열하는 단계;
    상기 물품이 상기 가열 구역에 있는 동안, 상기 물품을 가열하기 위해서 상기 제1 처리 용기에 결합된 복수의 론처로부터의 전자기 에너지를 상기 제1 처리 용기 안으로 지향시키는 단계; 및
    상기 제1 냉각 구역 및 상기 제2 냉각 구역 중 하나에서 상기 물품을 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록 상기 제1 처리 용기의 상류에서 상기 제1 처리 용기에 결합되고,
    상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역을 포함하고,
    상기 물품을 예열하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행되는, 방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록 상기 제1 처리 용기의 하류에서 상기 제1 처리 용기에 결합되고,
    상기 제2 처리 용기는 제2 냉각 구역을 포함하고,
    상기 물품을 냉각하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행되는, 방법.
20. 제17항에 있어서, 제3 처리 용기를 통해 상기 복수의 물품을 이송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제2 처리 용기는, 상기 제2 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록 상기 제1 처리 용기의 상류에서 상기 제1 처리 용기에 결합되고,
    상기 제2 처리 용기는 제2 예열 구역을 포함하고,
    상기 물품을 예열하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행되고,
    상기 제3 처리 용기는, 상기 제3 처리 용기가 상기 제1 처리 용기로부터 격리 가능하도록 상기 제1 처리 용기의 하류에서 상기 제1 처리 용기에 결합되고,
    상기 제3 처리 용기는 제2 냉각 구역을 포함하고,
    상기 물품을 냉각하는 단계는 상기 제2 처리 용기에서 수행되는, 방법.

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