KR20010033071A - 살균용 유체의 연속적인 과활성화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 살균용 유체를 연속적으로 과활성화하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에는 살균용 유체에 대하여 불활성인 기체와 혼합된 살균 유체가 사용된다. 얻어진 살균 혼합물은 환형 이동 조건의 증발 튜브로 주입됨으로써 증발된다. 증발 튜브 내에서 혼합물의 액상은 증발기의 중심 영역으로 이동하는 혼합물의 기체상보다 느린 속도로 증발기의 가열된 벽을 따라 이동한다. 이렇게 얻어진 기체상 증기/불활성 기체 혼합물은 대기시간 동안 제품이 살균되는 살균 챔버로 이들 혼합물을 수송하는 운송 장치를 따라 이동한다. 이때, 살균 챔버의 온도는 기체상 혼합물의 이슬점보다 낮다.

Description

살균용 유체의 연속적인 과활성화 방법 {A CONTINUOUS PROCESS FOR HYPERACTIVATION OF FLUIDS FOR STERILIZATION}

상기에 기재된 물질들은 살균 특성이 알려진 오랜 전부터 살균에 사용되어 왔다. 또한, 이러한 용도를 위한 이들의 사용과 관련된 데이터(농도, 온도, 및 접촉시간)는 일반적으로 제조자가 자체적으로 제공한다.

제지 또는 다층 판지로 이루어진 식료품 용기 및 표면을 살균하는 데 상기에 기재된 제제를 사용하는 살균 방법은 또한 오래 전에 공지되어 있었다.

이러한 방법중 하나는 살균 용액을 처리될 표면상으로 분무한 다음, 이를 가열하여 활성화시키고 증발시켜서, 살균 작용에 효과적인 활성화 라디칼을 얻어 살균될 표면과 직접적으로 접촉시키는 것이다.

이러한 방법중 다른 하나는 살균 용액과 불활성 기체를 혼합한 다음, 얻어진 혼합물을 가열하여 기체 상태의 증기/불활성 기체 혼합물을 제조하고, 그 혼합물을 가열 직후 살균될 물질로 공급하여 증기가 응축되는 방법이다. 두 번째 방법은 미국 특허 제4742667호 및 제4631173호에 기재되어 있다.

상기의 두 방법은 많은 수의 활성 라디칼을 얻기 위해서는 고온의 작동 온도가 필요하다는 단점을 가지기 때문에, 50 내지 70℃의 온화한 온도에서 분해되는 물질에는 사용될 수 없다. 상기에 기재된 종래의 방법의 다른 문제점은 주어진 온도에서 얻어지는 기체 상태의 증기/불활성 기체 혼합물 내에 제어 불가능한 활성 라디칼이 너무 풍부하다는 것이다; 이렇게 되면, 활성 라디칼들이 실질적으로 순간적인 결합을 이루어, 혼합물의 살균력이 파괴되거나 불확실해지게 된다. 이러한 이유로, 활성화된 혼합물은 즉각적으로 살균될 물질과 접촉되어야만 했다. 이를 위하여, 상기의 첫 번째 방법에서는 기체 상태의 혼합물을 살균될 물질과 직접적으로 접촉시켜 제조하였고, 두 번째 방법에서는 살균될 물질을 증발기의 배출구 영역과 접촉시켰다. 이는 시설 구조물의 측면에서 기체 상태의 혼합물이 그것이 제조된 영역과 동일한 영역에서 사용되어야 한다는 극히 제한적인 사항을 초래한다. 또한, 서로 결합하려는 활성 라디칼의 경향과 함께 기체 상태의 혼합물을 제어하기가 어려워 물질을 확실하게 살균하는데 소요되는 시간이 증가된다.

본 발명의 주요 목적은 화학적/물리적 상태가 비교적 장시간 동안 제어될 수 있고 혼합물 내에서 균등하게 분포하는 활성화된 라디칼이 풍부한 기체 상태의 살균 혼합물을 제조하는 방법을 제공하여 상기에 기재된 단점들을 제거하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기체 상태의 살균 혼합물의 제조 영역을 이들이 사용되는 영역과 분리하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기체 상태의 살균 혼합물을 제조하여 살균 용액의 끓는점 이하의 온화한 온도에서 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 장점은 살균 기체 혼합물을 열-감수성 물질을 살균하는데 사용할 수 있다는 것이다.

본 발명의 다른 장점은 운용 비용 및 살균 과정의 소비량을 줄이고 처리된 표면상의 살균제 잔류물을 감소시킨다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 처리된 표면의 살균 시간을 줄일 수 있는 살균 기체 혼합물을 제공할 수 있다는 것이다.

상기에 기재된 본 발명의 장점 및 그 밖의 장점은 본 발명에 의하여 첨부된 청구항에 기재된 바와 같이 달성될 것이다. 상기 방법에 대한 대체로 유사한 몇몇 실질적인 응용법을 도면을 참조하여 하기에 보다 상세히 설명한다.

당업자는 비제한적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조한 본 발명의 상세한 설명을 통해 본 발명의 특징 및 장점을 보다 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 살균용 유체를 연속적으로 과활성화하는 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 과활성화 방법은 식품, 제약, 의료, 및 전자 산업과 같은 가장 다양화된 적용 분야에 사용되는 제지, 플라스틱, 금속, 유기물질 등과 같은 어떠한 종류의 표면도 살균시킬 수 있는 과산화수소, 과초산, 이산화 염소, 차아염소산, 염소산염, 브롬-요오드-플루오르계 산화제 등과 같은 공지된 유형의 살균 화학 제제를 과활성화하는 데 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 기체 혼합물이 병의 내부로 상방향으로 분출될 수 있도록 하기 위하여 하향 배열된 오리피스 및 상향 배열된 베이스를 가지는 PET병을 살균하는 시설의 개략도.

본 발명의 연속적 방법은 미리 정해진 비율(%)의 활성 성분을 함유하는 살균 용액과 그 살균 용액에 대하여 불활성인 기체(파일럿 기체)를 혼합하는 단계를 포함하며; 이러한 혼합 과정은 격렬하게 이동하는 파일럿 기체의 스트립에 살균 요액을 분무하여 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 기체 스트림의 속도는 15 내지 50 m/s이고; 일반적으로, 파일럿 기체의 온도는 실온에 가깝다. 일반적으로 압축기에 의하여 공급되는 파일럿 기체는 공기, 질소 또는 살균 용액에 대하여 불활성이거나 살균 용액과 반응하지 않는 그 밖의 기체일 수 있다.

Nmc/h로 나타내지는 불활성 기체의 유속과 ℓ/h로 나타내지는 살균액의 유속간의 비율은 5 내지 50이다.

이러한 혼합 단계를 통하여 제조되는 두 상의 살균 혼합물은 튜브형 증발기로 주입된다. 이때, 증발기의 벽은 하기에 상세히 설명된 바와 같이 액상 증발물이 끓는점까지 올라가지 않도록 살균 용액의 끓는점 이하의 온도로 가열된다.

상기에 기재된 바와 같이, 증발기에서 파일럿 기체와 살균 용액의 유량 사이의 부피비는 보통 5 내지 50이며, 파일럿 기체의 속도가 상대적으로 높다(15 내지 50 m/s). 이러한 조건에서, 두 상의 혼합물이 환상으로 이동하게 된다: 액상은 교환기의 벽에 부착되어 적당한 속도(0.2 내지 0.5 m/s)로 이동하는 반면에, 기체상은 이동 단면의 중심부를 차지하고 격렬한 상태로 통과한다. 증발기의 벽에 부착하는 액상 필름의 두께가 오로지 액체의 유속에 따라서만 좌우되는 것은 아니며, 기체의 유속 및 교환기의 기하학적 형태에 따라서도 결정된다. 이는 활성화된 라디칼을 생성하고 이들을 기체상 스트림으로 운반할 수 있는 상당한 면적의 액체/기체 경계면이 얻어질 수 있음을 의미한다.

물질의 격렬한 이동, 확산, 기체 스트림의 포화 및 증발에 의하여 기체상 스트림이 풍부해진다.

이러한 모든 현상들은 활성화된 라디칼들을 충돌 가능성이 낮은 기체상 스트림으로 이동시킴으로써 두 라디칼 사이의 충돌 가능성이 몹시 높은 액상 스트림으로부터 활성화된 라디칼들을 떨어뜨려 놓는다. 바꿔 말하면, 활성 라디칼 사이의 결합 가능성을 감소시킴으로써 활성화 복합체의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 환상으로 이동하는 두 상의 스트림에서 액상에 대한 교환율은 비교적 낮다(800 내지 1000 Kcal/hmq℃). 이것은 벽에 인접한 활성화된 복합체의 농도가 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위하여 필수적인 것이다. 또한, 기체상에 대한 교환율 또한 매우 낮다(50 내지 100 Kcal/hmq℃).

이는 기체상의 중심 부분이 사실상 차갑게 유지되어 브라운 운동이 줄어듦으로써 기체상에서 활성 라디칼의 충돌 가능성이 낮아진다는 것을 의미한다.

밀리미터 단위로 나타내지는 액상의 두께는 환형으로 이동하는 두 상의 스트림에 의하여 제어될 수 있다. 분명한 것은 기체/액체의 비율을 높게 사용하면 살균 챔버 내에서 응축되는 혼합물의 양이 감소되는 경우조차도, 액상 필름의 두께가 얇아질수록 상기 방법의 효율이 더 높아진다는 것이다. 이는 하기에 상세히 설명된다.

주목할 것은 혼합물을 살균제의 끓는점에 이르게 할 필요가 없다는 것이다. 이점은 이 온도에서 혼합물의 분해율이 너무 높아지고 시스템을 제어하기가 쉽지 않다는 점에서 매우 중요하다. 따라서, 끓는점 이하의 온도에서 증발되는 조건을 얻기 위해서는 증기로 포화되는 파일럿 기체를 사용한다.

이렇게 하면, 보다 큰 교환기의 표면을 사용하고 라디칼이 덜 활성화되어서 더 큰 경계면에 의하여 보상되는 경우에도, 벽의 온도를 비교적 낮게(40℃) 작동시킬 수 있다. 또한, 살균 혼합물을 열-감수성 물질에 사용할 수 있다.

끝으로, 증발기의 벽은 실제로 부식성이 매우 큰 활성 라디칼과 접촉하지 않게 되고; 이는 다른 유형의 방법을 사용하는 장치에서 일어나는 부식 현상을 크게 감소시킨다.

상기 방법은 기체상 혼합물의 온도를 제어하는 단계를 추가로 포함한다. 이러한 온도 제어 단계는 증발 단계와 동시에 또는 증발 단계 직후에 수행될 수 있으며, 특히 혼합물의 이슬 조건을 제어할 수 있고 기체상 혼합물을 비교적 장시간 동안 활성으로 유지시킬 수 있다. 일반적으로, 상기 단계는 저에너지 열 교환기에 의하여 수행되거나 가열된 유체와 가열 유체 사이의 온도차가 최소이다. 이때 열 교환기는 증발기로부터 물리적으로 분리되어 있으나, 증발기로부터 물리적으로 분리되거나 증발기와 결합될 수 있다.

증발 단계를 부언하자면, 상기 방법은 기체상 혼합물이 증발기에서 나와 살균 챔버로 주입되는 동안에 0.5 내지 2초의 대기 시간을 제공한다. 살균 챔버에서 기체상 혼합물과 살균될 물질 사이에 접촉이 이루어져서 물질이 살균된다. 0.5 내지 2초의 대기 시간은 수반되는 분자 메커니즘의 역학에 대하여 매우 긴 것이다.

대기 시간 동안, 기체상 혼합물은 일반적으로 튜브형 요소로 이루어진 운반 장치를 따라 이동한다. 튜브형 요소는 증발기와 살균 챔버를 연결하고, 혼합물이 살균 챔버로 들어가는 것을 가속화하는 분배 노즐(distribution nozzle)과 같은 코크를 통해 살균 챔버로 들어간다. 혼합물의 온도 및 포화정도는 운반 장치 내에 미리 정해진 값으로 유지된다. 이렇게 하면 기체상 혼합물의 물리화학적 특성이 제어되어 상기 방법을 아주 확실하게 하고 반복 가능하도록 한다.

살균 챔버 내부의 온도는 기체상 혼합물의 이슬점보다 낮기 때문에; 살균될 물질을 둘러싸고 이를 살균하는 챔버 내부에서 활성 안개(mist)가 생성된다. 이러한 특징을 얻기 위하여 살균 챔버를 냉각하는 단계가 제공될 수 있다.

기체 상태의 활성화된 복합체 및/또는 라디칼을 사용하면 그들의 일부만이 살균될 표면과 겹칠 수 있기 때문에 유효한 살균 결과를 보장할 수 없다. 이때, 응축되는 동안에 액상 내에서 라디칼이 재농축되고 활성화된 복합체가 빠르게 분해되기 때문에, 기체상 혼합물은 살균될 물질의 표면에서만 응축되어야 하고, 그 밖의 곳에는 응축되지 않아야한다.

이러한 작용을 얻기 위해서는 파일럿 기체를 살균 용액으로 충전시키고 이러한 상태를 전체 대기시간 동안에 유지시켜야 한다; 사실, 기체상 혼합물이 대기시간 동안 또는 통과 장치 내에서 응축하기 시작하는 경우에는, 분배 노즐이 점점 범람하게 되어 모든 곳에서 살균력이 빠르게 감소할 것이다. 포화 상태를 달성하는 것은 절대적으로 필요한 것이 아니며; 기체상 혼합물을 분배 노즐로부터의 팽창에 의하여 냉각시켜 이슬점 이하의 온도에 도달하는 데는 충분하다.

대기시간 및 혼합물의 속도를 고려하면, 수송 장치를 구성하는 튜브형 요소가 (수십 미터로) 매우 길 수 있다는 것을 즉시 알 수 있을 것이다; 살균 기체상 혼합물이 제조되는 영역은 이들 혼합물이 사용되는 영역과 분리될 수 있기 때문에, 시설 구조를 고려할 때 이 같은 사실은 매우 흥미로운 것이다. 이는 다른 특징들과 함께 화학적 수단에 의한 살균 영역을 포함하는 어떠한 유형의 장치에도 사용될 수 있음을 의미한다. 그러나, 원하는 경우에는 대기시간 없이 기체상 혼합물이 증발기에서 나온 직후에 사용될 수 있음을 의미하기도 한다. 이는 상기 방법의 융통성을 희생시키는 경우 기체상 혼합물의 효율을 약간 증가시킬 수 있기는 하지만, 이들의 신뢰도 및 반복성을 제어하기가 어려워진다.

본 명세서에서는 상기 방법의 올바른 사용을 위하여 관련된 많은 크기값 모두가 중요한 것이 아니거나 결정적인 것이 아닌 한, 본 발명의 방법을 기초적인 특징 면에서 설명하였다. 사실, 상기 방법의 근본적인 장점은 기체상 혼합물을 효과적으로 제어하고 이들의 살균 효능을 지속적으로 유지시키면서도 많은 변수들을 작동상의 요건에 따라 변경시킬 수 있다는 것이다. 따라서, 하기에서는 크기에 대한 측정값에 대한 일반적인 특성 요소 및 실시예에 의하여 얻어진 관련 결과와 함께 본 발명의 구현예를 제공한다.

다음의 값들은 일반적으로 공지된 것이거나 고안자에 의하여 선택된 것들이다:

- 고안자가 공지된 유형 및 특성을 가지는 것들로부터 자유롭게 선택할 수 있는 유형의 살균 용액;

- 일반적으로는 살균 공기이고 고안자가 자유롭게 선택할 수 있는 유형의 파일럿 기체;

- 살균 용액의 공급량(QL);

- 살균제의 농도(X; 일반적으로, 살균될 표면상에서의 부식 문제 또는 제한적인 잔류 생성물에 따라 한정됨);

- 살균제의 분해 온도(TD; 화합물이 분해되어 그들의 모든 살균 효능을 상실하는 온도);

- 살균될 물질 표면이 견딜 수 있는 최대 온도(TP); 및

- 임계치는 아니지만, TD 이하로 제공되는 광범위한 값들 내에서 고안자가 한정할 수 있는 살균 기체상 혼합물의 온도(TS).

압축기, 또는 파일럿 기체 스트림을 공급하기 위한 기술적으로 균등한 다른 장치는 대부분 분배 노즐에서 농축되는 회로의 전체 부하 손실에 필적하는 헤드에 QL의 5 내지 50 배의 기체 유량을 공급할 만한 크기이고; 노즐은 특히 빠른 속도(60 내지 120 m/s)로 작동되어야 기체상 혼합물이 팽창 외에도 살균 챔버로 신속하게 확산될 수 있다.

압축기 아래의 압력 및 살균 용액과 파일럿 기체의 유량을 알면, 혼합물의 이슬점을 계산할 수 있다. 운송 장치 내에서 혼합물이 응축되는 것을 방지하기 위해서는 증발기 및/또는 저에너지 열 교환기(항온기; thermostat)의 배출구 온도를 이슬점보다 적어도 10℃ 이상 높여야 한다.

끝으로, 살균 챔버의 온도는 혼합물의 이슬점보다 적어도 10℃ 이하로 낮아야한다.

살균 혼합물이(TS 온도에서) 분배 노즐로부터 팽창하는 경우에는, 주로 살균 챔버 내에 존재하는 공기와 혼합되기 때문에 이들의 빠른 속도로 인하여 신속한 냉각이 가능하다. 분배 노즐의 올바른 치수를 측정하면, TS 온도값과 독립적으로 TP 온도를 통제할 수 있다.

본 발명의 방법에서 특별히 결정적인 인자가 없다는 것을 이하에서 확인하게 될 것이며 특히, 두 상의 유체를 환상으로 공급하면 본 발명이 기복적인 특징을 성공적으로 얻을 수 있다.

실시예 1

- 살균 용액: 탈이온수 내의 4.5% Oxonia Aktiv P3(Henkel - 5% 과초산 활성 성분)

- 파일럿 기체: 살균 공기

- QL: 55ℓ/h

- TD: 100℃

- TP; 63℃(PET병)

- TS: 70℃

- 증발기 내에서의 속도: 20 m/s

- 증발기 내에서의 압력: 0.4 bar

- 대기시간: 1초

- 분배 노즐에서의 속도: 90 m/s

- 살균 챔버의 온도: 15℃.

이 방법을 PET병을 살균하는 데 사용하여, B. 서브틸리스 포자의 십진(decimal) 감소에 대해 단 3초의 시간이 소요되었으며 동일한 온도(70℃)에 이르렀다. 이는 수용액으로서 이들이 사용되는 경우를 위해 용액의 제조자가 언급한 시간 및 동일한 농도(4.5%)의 용액과 종래의 공지된 유형의 방법을 실험적으로 사용하여 실험적으로 측정된 시간보다 매우 짧은 시간이다; 이 테스트에서 B. 서브틸리스 포자의 십진 감소에 대하여 대략 30초의 시간이 소요되었다.

실시예 2

살균제를 공기 스트림으로 분무하고, 열을 공급하여 25 내지 80℃ 온도까지 안개를 가열한 뒤, 이를 기체 상태의 공기 운반체를 통해 약 10 내지 30℃ 온도의 살균될 표면으로 분출시켜 기체의 응축성 성분을 표면상에서 응축시킴으로써 살균하였다. 액상 살균제를 분산시켜 안개를 얻기 위해서는(본 명세서에서 "분무화"라는 용어를 사용하는 것은 이 때문임) 0.1 내지 1.5% 농도의 과초산을 함유하는 살균제가 액체이고 고압 노즐을 통해 공기 스트림으로 분무되는 것이 바람직하다. 공기 스트림이 안개, 즉 작은 물방울로 미세하게 나누어진 액상 살균제를 운반하면, 공기 및 살균제 혼합물이 수송된다. 이러한 스트림에 존재하는 안개에 열을 공급하여 바람직하게는 열 교환기 내에서 25 내지 80℃의 온도로 가열하여 상기 안개를 증발시킨다. 이렇게 하면. 전체 스트림, 즉 상기에 기재된 혼합물이 기체 상태가 된다. 공기 운반체와 함께 안개 스트림은 살균될 패키지의 표면으로 분출된다. 살균될 표면의 온도는 겨우 10 내지 30℃이기 때문에, 패키지로 분출되는 기체의 응축성 성분이 응축될 수 있도록 공급되는 기체상 혼합물의 온도가 선택된다.

본 발명은 패키지의 다양한 부분, 예를 들면 공동(hollow) 본체 및 그들의 커버를 실제로 2분 이하의 시간 동안 살균시킬 수 있다는 것과, 살균될 표면의 온도가 10 내지 30℃의 저온인 경우에도 가능하다는 장점이 있다. 이는 상당량의 에너지 및 공간을 절약할 수 있게 하고, 보다 작은 기계 장치를 사용 가능하게 하고 보다 적은 양의 화학물질을 소비하도록 한다.

본 발명에 따르면, 살균제 내에 0.2 내지 0.3%의 과초산이 존재하는 것이 특히 바람직하다. 살균제에 함유되는 화학물질의 농도가 낮기 때문에 플라스틱 표면으로 매우 느리게 내려가므로, 본 발명의 방법에 의하여 살균된 패키지의 경우에는 잔류물에 의하여 식품이 변질될 우려가 없다. 그럼에도 불구하고, 99.99%의 세균 포자는 상기에 기재된 비교적 낮은 온도에서 죽는다.

본 발명의 다른 실시예에서는 살균제를 단위 시간당 10 내지 100 ℓ/h의 함량, 바람직하게는 55ℓ/h로 공기 스트림에 공급하였다. 따라서, 사용된 살균제의 농도가 낮은 경우에는, 단시간 동안 노출에 소량의 화학물질을 사용하여 99.99%를 사멸하였다. 상기에 기재된 함량의 살균제는 상기 온도, 예를 들면 25 내지 80℃의 온도에서 공기 스트림을 더 또는 덜 포화시킴으로써 기체상 혼합물이 살균될 표면에 닿는 경우에 상기 표면상에서 응축되어 액상 살균제로 표면을 적셔 박멸시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 살균제로서 P3-옥소니아 활성제를 3 내지 10%, 바람직하게는 6%의 농도로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 탈염수를 시판 제품의 옥소니아 활성제와 혼합하여 희석시킨다. 낮은 농도 때문에, 기대했던 것보다 소량의 살균제가 필요하다. 이는 예를 들면, 사용되는 악취 나는 조성물의 요구량이 적어지기 때문에 살균 과정과 동반되는 현상이 보다 바람직한 추가의 장점을 가져다준다. 옥소니아 활성제의 농도가 낮기 때문에, 공지된 방법의 경우에는 살균하는 데에 기대했던 것보다 더 적은 시간 및/또는 그렇게 크지 않은 열량 또는 공기량이 요구된다. 본 발명의 방법에서는 살균제를 특별하게 건조시킬 필요가 전혀 없다는 것 또한 추가의 장점으로 간주될 수 있다. 관찰되는 모든 것들은 세척하여 화학물질을 제거한다.

본 발명의 방법은 공기를 연속적으로 공급하는 경우에 특히 바람직하게 수행될 수 있다. 공기는 살균될 표면으로 살균제를 공급하는 운반체로 사용된다. 살균 필터를 통과시킨 후, 간단하고 경제적인 방식으로 상기 공기를 연속적으로 공급할 수 있다. 그런 다음, 공정이 시작될 때에 액상 살균제를 상기 공급물에 첨가한다.

본 발명에 따르면, 공기 스트림이 100 내지 600 m³/h, 바람직하게는 약 360 m³/h의 재료 처리량을 가지는 경우에 특히 편리하다.

상기에 기재된 함량, 예를 들면 10 내지 100 ℓ/h의 살균제가 이러한 공기 스트림으로 주입되는 경우, 살균될 표면에서 운반체 기체가 액상 살균제로 포화된다. 이렇게 포화되면 뒤이어 패키지 부분의 비교적 차가운 표면과 접하는 경우, 기체상 혼합물의 응축성 성분dl 즉각적으로 응축된다.

본 발명에 따르면, 초기에는 실온이었던 안개를 운반하는 공기 스트림의 온도가 가열된 후에는 50 내지 70℃의 범위인 경우에 이러한 조건이 얻어질 수 있기 때문에 특히 바람직할 수 있다. 본 발명의 살균 방법을 수행하는 설비의 에너지 절약은 공기 스트림의 온도가 초기에 실온인 경우에 인정된다. 공기 스트림이 운반하는 안개를 상기에 기재된 온도 범위에서 증발시키면, 기체 혼합물, 즉 공급물 내에 기체상이 존재하게 된다. 반면에, 본 발명의 방법을 바람직하게 사용하면 살균될 패키지를 그들 본래의 온도로부터 단지 2℃만큼, 예를 들면 실온으로 가열할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 안개를 운반하는 공기 스트림은 2초 내지 20초, 바람직하게는 약 10초의 주기로 살균될 표면으로 분출된다. 안개를 증발시킨 후 액상 살균제가 존재하는 상기에 기재된 기체상 혼합물인 공기 스트림은 2 내지 3분이 아닌, 20초 이내에 살균될 패키지의 표면에 작용한다. 낮은 살균제 농도 및 낮은 온도와 함께 이러한 짧은 주기 때문에, 바람직하게도 최종 함유량에서 살균제의 잔류 함량이 매우 작다. 여기서 측정되고 실험에서 얻어진 값들은 관련 법규에 규정된 제한값보다 상당히 낮았다.

정확한 실험에서 살균제가 작용하는 시기의 시작과 끝을 정확하게 측정하고자 하는 경우에는, 기체상 혼합물을 살균될 표면으로 공급하고 살균될 표면으로 분출되는 기체의 공급이 중단되는 순간에 종결지을 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 패키지는 안개를 운반하는 공기 스트림이 중력과 반대로 분출되어 들어가는 내부를 가지는 공동 본체가 바람직하다. 공기/증발된 살균제를 포함하는 기체 혼합물을 함유하는 스트림은 수직 성분을 가지는 공동 본체의 구멍을 따라 상향 분출된다. 살균제는 응축성 성분으로 이루어지고 공동 본체의 내부 표면과 접한 후 즉시 응축되어 살균될 표면을 적시는 액상 필름을 형성한다. 이 액체는 표면을 적시고, 범람하는 것은 주입 구멍으로부터 중력 방향으로 떨어져 나간다. 살균 영역에서 패키지 부분을 5 내지 20초 동안 노출 또는 체류시키면, 비교적 많은 양의 액체는 축적되지 않으므로 탈염수를 사용해 간단하게 세척해도 화학물질을 제거하는 데 충분하다.

또한, 공동 패킹 요소(병 등)의 목 부분에서도 응축, 습식, 및 살균이 이루어진다. 어느 정도의 강도, 심지어는 강도가 낮은 경우에도 공동 본체의 외부 및 후면(바닥의 외부)에서도 살균 효과가 발견된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 방법을 수행하는 기계 내의 살균 챔버는 차가운 살균 공기, 예를 들면 실온의 살균 공기, 바람직하게는 10℃의 살균 공기에 노출될 수 있다. 이렇게 되면, 살균될 패키지가 냉각되어 이슬점에서 잘 응축된다. 차가운 살균 공기를 통과하면 실온에서 멀어진다. 여름 또는 열대 지방에서 살균될 패킹이 처음에 30℃ 이하의 온도를 가지는 경우에도, 패킹을 차가운 살균 기체에 노출시키면 이들의 온도가 내려간다. 이렇게 적은 추가 경비에 의해서도 응축 효과가 상당히 촉진될 수 있다.

상기에 기재된 본 발명의 특징을 고려하면 한쪽에는 액상 옥소니아 활성제를 사용하고 다른 쪽에는 고농도의 과산화수소를 사용하는 상기에 기재된 공지된 방법을 보다 간단하게 설계할 수 있다.

공지된 방법에서 다량의 살균제가 사용됨에 비하여 본 발명에서는 일부의 함량만으로도 패키지 부분, 예를 들면 플라스틱 병(PET)을 액상 살균제로 완전하게 충전시켰다. 이 실험에서, 45 내지 150℃(바람직하게는 50 내지 70℃) 온도의 공기 스트림을 옥소니아 활성제를 위한 운반체로 사용하였다. 옥소니아 용액은 노즐을 통해 공기 스트림으로 분무된다. 공기가 실질적으로 포화되는 온도까지 액체/공기 혼합물을 가열한다. 옥소니아 활성제를 함유하는 공기는 살균될 패키지로 운반된다. 충전기 내의 살균 챔버의 온도는 이슬점 이하로 유지시킨다. 이슬점에서 항상 잘 응축되도록 하기 위하여 차가운 살균 공기를 살균 챔버로 공급하는 데 사용하였다. 이슬점 이하의 온도(바람직하게는 실온)를 가지는 패키지를 살균 챔버로 주입하고, 패키지의 구멍은 바닥에 배열하였다. 튜브 내의 얇은 블로우(bllow)를 통해 액상 옥소니아를 함유하는 공기를 패키지의 공동 본체로 분출시켰다. 옥소니아 활성제는 차가운 패키지 표면의 내외부에서 응축되었다. 이는 처리 시간에 이루어졌으며, 처리는 필름 응축의 경우와 유사하였다. 응축 필름에서 옥소니아 농도는 공기로 분무할 때 사용되는 용액의 경우와 거의 동일하다. 이러한 실험을 먼저 수행한 경우에는, 세균 포자를 박멸하는데 몇 분의 접촉 시간을 예상하였다.

그러나, 놀랍게도 단지 몇 초만에 포자가 박멸되었으며 즉, 패키지가 살균되었다.

또한, 살균제의 농도가 낮으면 살균기 및 충전기가 부식될 위험성이 없어진다는 장점이 있다. 상기에 기재된 저에너지 소비와는 별도로, 살균될 표면에 사용되는 저온, 즉 65℃ 이하의 패키지 온도는 본 발명의 새로운 방법에 의하여 PET병을 매우 쉽게 살균시킬 수 있다. 농도가 낮으면 얻어지는 두 번째 효과는 이동에 의한 과산화물 및 과초산의 흡수에 대한 PET병의 표면의 흡수성이 낮다는 것이다. 공동 본체 형태의 패키징을 위한 커버 및 어떠한 유형의 봉합부도 본 발명의 방법에 의하여 매우 쉽게 살균될 수 있다. 봉합부의 결정적인 표면은 기체상 혼합물에 직접 노출시키는 것이 바람직하다. 인접하거나 배후에 있는 봉합부 및 이러한 부분의 표면은 살균제와 접촉되어 단시간에 낮은 온도에서 살균된다.

도면을 참조하는 본 발명의 다른 실시예에서는, 실온의 공기가 압축기(1) 내에서 약 0.4 bar의 압력이 되어 살균 공기 필터(3)를 통과한 뒤, 주요 파이프(4)로 나온다. 주요 파이프(4)는 분무 노즐(6)이 놓여 있는 외부에 엘보우(5)를 가진다.

노즐(6)은 공급 파이프(7)를 통해 고정된 압력 탱크(8)와 연결된다. 탱크(8)는 3 bar 압력의 살균액(9)를 함유한다. 새로운 살균액(9)은 밸브(10)를 통해 선택적으로 탱크(8)에 주입될 수 있다. 공기 스트림을 운반하는 주요 파이프(4)는 상부 엘보우(5)의 다운스트림으로 수직으로 전개되어 액체/파일럿 기체상 혼합물을 살균하는 튜브형 증발기(11)가 된다. 증발기(11)는 열 교환기(12)를 통과하고 기체 파이프(13)로 나타내어지는 증발기(11)는 충전기의 분배 공간(15)까지 추가 확장된다.

열 교환기(12)는 증발기(11)를 따라 배열되며, 본 실시예에서 밸브(16)를 통해 스트림에 의하여 가열된다. 가열 매질은 응축물 트랩(17)을 통해 방출된다.

노즐(6) 하부에서, 가시화 공기 스트림으로 분무된 액체 방울은 안개(18)의 형태를 나타낸 것이다. 액체 방울은 열 교환기(12) 영역에서 아래쪽으로 이동하는 공기 내에서 작은 크기로 소량이 나타난다. 따라서, 실질적으로 순수한 혼합 기체는 화살표(19)의 방향으로 기체 파이프(13)에서 운반된다.

단지 두 개의 스테이션을 가지는 회전 테이블(21)은 살균 챔버의 2배인 충전기(15)의 축(20) 주변을 회전한다. 각각의 스테이션은 살균될 표면을 함유하는 패키지(22)를 가지며, 축은 일점 쇄선으로 표시되었다. 패키지(22)는 PET병이고, 구멍(23)은 회전 테이블(21) 내의 구멍을 통해 아래로 삽입된다. 공급 튜브(24)는 병 구멍(23)을 통해 PET병의 내부로 들어와 병 길이의 1/3의 높이에서 종결된다. 화살표(25)는 공급 튜브(24)로부터 PET병의 내부로 이동하는 기체상 혼합물을 가리킨다. PET병의 내부 표면을 따라 표시된 대시 라인(26)은 기체상으로부터 응축된 살균액의 액상 필름을 나타낸 것이다. 상기 필름은 오리피스(23)를 통해 공급 튜브(24)의 외부를 지나서 아래로 떨어질 수 있고 수집 수단(도시되지 않음)에 의하여 수집될 수 있다.

상기에 기재된 실시예 및 시스템에서, 6%의 P3-옥소니아 활성제가 압력 탱크(8)내에서 3 bar으로 유지되고 노즐(6)을 통해 단위 시간당 360 입방 미터로 공기 스트림으로 분무된다. 이렇게 하여 증발기 내에 기체/살균액의 안개가 형성된다. 열 교환기(12)에 의해 가열되는 증발기(11) 내에서 증발시킨 결과, 기체 파이프(13) 내의 기체/살균액 혼합물의 온도는 70℃가 된다.

이러한 기체/살균액 혼합물은 화살표(25)가 가리키는 방향을 따라, 대략 실온의 공급 튜브(24)를 통해 PET병의 내부 표면으로 주입되고 응축되어 응축 필름(26)을 형성한다. 이러한 응축성 기체의 성분은 주로 물, 과산화물, 및 과초산이다. 실험에서, 10초 동안 약 2 리터의 기체가 각각의 PET병으로 주입되었다. 99.99%의 세균 포자가 박멸되었으며, 이는 뛰어난 성과이다.

Claims (19)

1. 공지된 유형의 살균 용액을 사용하여 살균용 유체를 연속적으로 과활성화하는 방법에 있어서,

   a) 살균 용액과 상기 살균 용액에 대하여 불활성인 기체를 혼합하여 두 상의 불활성 기체/살균 용액 살균 혼합물을 제조하는 단계;

   b) 혼합물 내에 함유된 살균 용액을 증발시켜 기체상 증기/불활성 기체상 혼합물을 제조하는 단계;

   c) 기체상 혼합물을 살균될 물질에 공급하여 증기를 응축시키는 단계

   ―여기서 증발 단계는 튜브형 증발기로 두 상의 살균 혼합물을 주입함으로써 수행되고, 이때 혼합물의 액상은 증발기의 중심부를 관통하는 혼합물의 기체상보다 느린 속도로 증발기의 고온의 벽을 따라 환형으로 이동됨―

   를 포함하는 과활성화 방법.
2. 제1항에 있어서,

   살균 용액과 불활성 기체를 혼합하는 단계가 살균 용액을 불활성 기체의 스트림으로 분무함으로써 수행되고; 얻어진 살균 혼합물이 튜브형 증발기로 주입되는 과활성화 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 불활성 기체의 스트림이 15 내지 50 m/s의 속도를 가지는 과활성화 방법.
4. 제2항에 있어서,

   불활성 기체의 유량(Nmc/h)과 살균액의 유량(Nmc/h)간의 비율이 5 내지 50인 과활성화 방법.
5. 제1항에 있어서,

   증발기 벽의 온도가 살균 용액의 끓는점보다 낮은 과활성화 방법.
6. 제1항에 있어서,

   기체상 혼합물이 증발기로부터 나와 상기 기체상 혼합물과 살균될 물질이 접촉되는 살균 챔버로 주입되기 때까지 0.5 내지 2초의 대기시간이 제공되고; 대기시간 동안, 기체상 혼합물―여기서 기체상 혼합물의 온도 및 포화 정도는 미리 정해진 값으로 유지됨―이 증발기와 살균 챔버를 연결하고 코크를 통해 살균 챔버로 주입되는 운송 장치를 통과하는 과활성화 방법.
7. 제6항에 있어서,

   살균 챔버 내부의 온도가 기체상 혼합물의 이슬점보다 낮은 과활성화 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 방법이 증발 단계와 동시에 또는 증발 단계 직후에 기체상 혼합물의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 과활성화 방법.
9. 제2항에 있어서,

   상기 불활성 기체의 스트림을 격렬하게 이동시키는 과활성화 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 방법이 살균 챔버를 냉각시키는 단계를 포함하는 과활성화 방법.
11. 0.1 내지 1.5% 농도의 과초산을 함유하는 살균액을 살균 공기의 스트림으로 분무하고, 얻어진 안개(18)를 기체 상태의 살균 공기/살균액 혼합물과 함께 살균될 패키지(22)의 표면으로 분출되기 전에 열 교환기(12)에 의하여 25 내지 80℃의 온도로 가열하고, 상기 표면의 온도는 10 내지 30℃로 살균 공기/살균액 혼합물의 응축성 성분이 표면상에서 응축되도록 하는 상기 살균액(9)으로 살균될 패키지(22)의 표면을 적시고 이곳의 세균 포자를 박멸시킨 후 제거하는 패키지의 살균 방법.
12. 제11항에 있어서,

    과초산이 0.2 내지 0.3%의 농도로 살균액(9)에 존재하는 살균 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    살균액(9)이 10 내지 100 ℓ/h, 바람직하게는 55 ℓ/h로 살균 공기의 스트림으로 공급되는 살균 방법.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    살균액(9)이 3 내지 10% 농도의 P3-옥소니아 활성제(P3-oxonia active)를 함유하는 살균 방법.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    살균 공기가 연속적으로 공급되는 살균 방법.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    살균 공기의 공급량이 100 내지 600 m³/h, 바람직하게는 350 내지 450 m³/h, 더욱 바람직하게는 약 360 m³/h인 살균 방법.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    증기 형태의 살균액을 운반하는 공기 스트림의 온도가 초기 실온에서 50 내지 70℃로 가열되는 살균 방법.
18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    기체 상태의 살균 공기/살균액 혼합물이 5 내지 20초, 바람직하게는 약 10초의 주기로 살균될 표면으로 분출되는 살균 방법.
19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    패키지(22)가 내부에서 살균 공기/살균액 혼합물이 상방향으로 분출되는 공동 본체로 구성되는 살균 방법.